В начале 1943 г. испытания бомбардировщика Мицубиси Ки-67 показали отличные скоростные и маневренные качества этого самолета. В результате в ноябре 1943 г. сотрудники армейского авиатехнического института в Тачикаве предложили переделать Ки-67 в истребитель. Проект получил обозначение Ки-109 и предусматривал два варианта: Ки-109а был "охотником" с парой 37-мм пушек Но-203, установленных с наклоном под фюзеляжем, а Ки-109b был "загоняющим" с локатором и 40-см поисковым прожектором. Однако вскоре проект пересмотрели – по предложению майора Сакамото было решено установить на Ки-67 обычную 75-мм зенитку "тип 88". Предполагалось, что дальность стрельбы этой пушки позволит истребителям действовать не входя в зону оборонительного огня. Так как воздушный штаб армии предполагал, что В-29 будут действовать без прикрытия истребителей, то проект сочли удачным. Работы были одобрены в январе 1944 г., а самолет сохранил обозначение Ки-109.
Переделка Ки-67 под установку в носу 75-мм пушки проводилась инженером Озава. Первый опытный самолет был готов в августе 1944 г., а через два месяца В-29 совершили свой первый налет на Японию. За исключением переделки под пушку носовой части фюзеляжа, опытный Ки-109 практически не отличался от Ки-67, даже сохранил оборонительные башни. Наземные и воздушные огневые испытания проводил майор Макиура из состава авиационного института в Тачикаве. Испытания оказались успешными, и последовал заказ на 44 самолета. Первые 22 были оснащены двумя 1900- сильными двигателями Мицубиси Ха- 104 воздушного охлаждения. Последующие самолеты планировалось оснастить Ха-104 Ру с турбокомпрессорами Ру-3, что должно было улучшить высотные характеристики истребителя, столь важные для перехвата В-29. Эти двигатели были испытаны еще на втором опытном Ки-109, но реально серийные машины их не получили. Чтобы поднять скороподъемность на первом опытном самолете в бомбоотсек ставились твердотопливные ракеты, но эта схема не была принята.
Начиная с третьего Ки-109, башни были сняты, а бомбоотсек – заделан. Боезапас пушки состоял из 15 снарядов. Орудие вручную перезаряжал второй пилот. Оборонительное вооружение состояло из 12,7-мм пулемета "тип 1" в хвостовой установке. В целом планер и силовая установка были аналогичны бомбардировщику Ки-67. Несмотря на недостаточные высотные характеристики, Ки-109 были приняты на вооружение 107-го сентай, но ко времени поступления достаточного числа таких истребителей В-29 уже перешли к ночным налетам с небольших высот и Ки-109 остался не у дел.
Тип: четырехместный тяжелый перехватчик.
Двигатели: два "армейский тип 4" – 18-цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 1900 л.с. и 1610 л.с. на высоте 6100 м.
Вооружение: одна 75-мм пушка "тип 88
Максимальная скорость: 550 км/ч на высоте 6000 м.
Дальность полета: 2200 км.
Вес: пустого – 7424 кг, взлетный – 10800 кг.
Размеры: размах крыла – 22,5 м; длина – 17,95 м; высота -5,8 м; площадь крыла – 65,85 м
Создание ночных истребителей считалось в Японии ненужным вплоть до начала ночных налетов В-29, базировавшихся на Марианских островах. К концу войны имелся в небольшом числе только ночной истребитель Накадзима J1N1-S "Гекко", оснащенный радаром. Его планировалось заменить на Айчи S1А1.
В конце 1943 г японский флот выдал первые спецификации к ночному истребителю. Они задавали максимальную скорость 675 км/ч на высоте 9000 м, продолжительность полета в пять часов, время подъема на высоту 6000 м – 8 минут. Вооружение должно было включать как минимум две 30- мм пушки.
Самолет должен был оснащаться радиолокатором. По этому заданию Айчи и спроектировала "морской экспериментальный ночной истребитель 18-Си" – "Денко". Самолет должен был иметь зависающие элероны и воздушные тормоза, чтобы исключить проскакивание мимо атакуемого бомбардировщика. Локатор устанавливался в носу, вооружение должно было состоять из двух 30-мм пушек "тип 5" и двух 20- мм пушек "тип 99 модель 2", размещаемых под носовой секцией фюзеляжа, а также двух 20-мм пушек "тип 99 модель 2" дистанционно-управляемой верхней башне. Экипаж из двух человек размещался в отдельных кабинах – пилот перед крылом, а оператор – за крылом.
Главной проблемой для конструкторов Айчи было то, что столь высокие характеристики требовалось достигнуть при использовании двигателей Накадзима "Хомаре", которые имели недостаточную высотность. Максимальная скорость при двух 2000-сильных двигателях Накадзима NK9K-S "Хомаре"- 22 первоначально оценивалась в 620 км/ ч, но позже эта цифра упала до 580 км/ ч по мере роста взлетного веса. При использовании двигателей Накадзима NK9K-L "Хомаре"-24 с турбонагнетателями скорость серийных самолетов должна была достигнуть 670 км/ч.