(Ki-61 & Ki-100)

        川崎從很早就開始進行液冷發動機的研究，不過由於技術上的問題，加上中國戰場的氣候變化太大，日本本身又是海島國家，始終都沒有辦法開發出理想的液冷式發動機，因此日本戰機中幾乎沒有液冷發動機的機種。1937年，日本液冷戰鬥機有了技術性的突破，德國戴姆勒•朋馳廠同意授權日本生產DB601型發動機，陸軍的液冷發動機交由川崎負責，海軍的發動機則由愛知負責研發，隨後兩公司分別開發出了"Ha-40"和"熱田"兩種發動機。從德國引進DB601發動機後，川崎隨即對搭載的戰機進行研究，並在1940年製造出了搭載國產的"Ha-40"發動機的首種液冷發動機戰鬥機─Ki-60。Ki-60雖然是川崎自己設計的戰鬥機，可是在外型上，除了機身下方裝備中央集中式冷卻器外，外型上和當時德國的主力戰機─Bf-109E系列非常接近。而在隨後，Ki-60的正式量產戰鬥機型Ki-61的原型機正式推出，並在測試中達到591.6公里的高時速。1942年初，日本更將擄獲的P-40E和德國潛艇運來的Bf-109E跟Ki-61進行模擬戰，成果讓陸軍十分滿意，隨後就開始投入了量產。

        三式戰飛燕有著相當流線的機身，低矮的風防更大大的降低了戰機的阻力，使得三式戰的飛行速度極快。飛燕的起落架跟大部分的日本軍機相同，屬於向回收式，跟採用向外收回式的Bf-109相比，較大的輪距使飛燕的離著陸性能比Bf-109來的好。而特殊的集中式主冷卻器設計，使得飛燕的機身得以縮小，全機輕盈靈巧，翼負荷也比Bf-109來的低，因此靈活度比Bf-109來的好

        由於當時日本透過潛艇從德國得到800門的毛瑟廠MG151 20mm機砲，這些機砲採用電力裝填，跟以往採用壓縮空氣裝填的日本機砲相比，雖然性能較好，但是由於使用習慣的問題，這批機砲常常發生卡彈的問題，就算如此，800門的MG151還是裝載在飛燕的初期量產機型上。這些初期生產的一型機於1943年4月開始活躍在新幾內亞的戰場上，時常和麥克阿瑟將軍手上的P-38、P-40等戰鬥機大打出手，不過由於戰機本身仍有許多問題，常常出現戰機無法出擊的狀況，複雜的液冷發動機使得維修和後勤發生了很大的問題，漏水的問題也一直沒辦法解決，因此飛燕的性能雖好，但前線的使用風評和海軍的彗星一二型相同，受到了很多批評

        到了1944年時，由於盟軍戰機的性能普遍增強，因此新出現的飛燕二型換用了馬力更大的國產DB603發動機─"Ha-140"，主翼面積也增大以提升格鬥能力，至於座艙罩則再次的壓低以減少風阻，結果二型的大型主翼和低矮的座艙罩，反而引起視野不良的問題，因此到二型甲時又換回原本一型的設計，以致二型僅製造374架，至於另外275架已建造完成而沒有發動機的機身，則在1945年時換上三菱的"Ha-112"2型空冷式引擎後，被陸軍改稱為五式戰鬥機，型號為Ki-100。五式戰是日本大戰後期的優秀戰機之一，並在沖繩之戰中一舉擊落14架美軍的F6F地獄貓式戰鬥機而自身未受損失，可惜性能優秀的飛燕二型後續機型和Ki-100出現的實在太晚，這時美軍不僅有大量性能優秀的P-51D爲B-29護航，而且海軍的戰機不時的轟炸著日本的沿海地帶，因此雖然他們的戰功彪炳，卻沒能抵擋下盟軍的攻勢。目前唯一一架完好的飛燕為飛燕二型改，現在保存在鹿兒島知覽特攻平和會館展示中，塗裝為244戰隊