Однако развёртывание серийного производства крупнокалиберных пулемётов Но-103, спроектированных на основе американского «Кольт-Браунинга», встретилось с немалыми трудностями. В результате с реализацией плана полного перевооружения армейских истребителей пришлось повременить, а некоторые пункты этой программы и вовсе остались нереализованными. Например, основной японский армейский истребитель Ки.27 того времени так и не получил этого оружия, а на только недавно начавшие поступать на вооружение Ки.43 решено было сменить лишь один из двух пулемётов винтовочного на крупнокалиберный. Да и это было сделано далеко не сразу, а уже в ходе войны, когда выяснилась низкая эффективность вооружения «Хаябусы». Что касается «ласточки», то было принято решение выпускать её в варианте Ки.61-1ко (Ки.61 -1а) с вооружением из пары крыльевых пулемётов «тип 89» калибра 7,69 мм и пары синхронных пулемётов «тип 1» (Хо-103) калибра 12,7мм, а позднее, когда производство оружия будет отлажено и наберёт необходимый темп, перейти к выпуску модификации Ки.61-1оцу (Ки.61 -lb), вооружённой, как и планировалось, квартетом крупнокалиберных пулемётов.
Проектирование и постройка новой машины велись достаточно быстрыми темпами, основные работы по Ки.61 развернулись в декабре 1940 г., а ровно через год, 11 декабря 1941 г. , завод в Кагамигахара выпустил первый прототип Ки.6101, который отличался от первых серийных истребителей лишь наличием двух дополнительных окошек перед кабиной пилота и бульбообразных наплывов сборников гильз и звеньев пулемётных лент под крыльями.
Участвовавшим в испытаниях лучшим строевым лётчикам, в числе которых был, например, майор Авори Сакаи (на его боевом счёту к тому времени было 8 побед), очень понравилась бронезащита самолёта и протестированные баки. Не вызывала нареканий и грамотно спроектированная гидросистема, отдельно были отмечены хорошие скоростные и пилотажные качества. Максимальная скорость на высоте 8000 м составила 591 км/ч. Но особенно пилотов поразила высокая скорость пикирования и устойчивость самолета на этом режиме полёта и при стрельбе. Высоту в 5000 м истребитель набирал за 5 мин 31 сек, а на то чтобы забраться на высоту 10.000 м требовалось затратить 17 мин 14 сек. Максимальная дальность с двумя 200- литровыми ПТБ составила 1200 км, а без них – 600 км.
Однако, последовавшая вскоре серия аварий и катастроф, в одной из которых в мае 1942 г. при перелёте из Кагамигахары в Татикава на четвёртом прототипе разбился лётчик-испытатель фирмы «Кавасаки» Канахара, сильно охладила первоначальные восторги пилотов. Правда попытки конструкторов свалить вину на лётчиков-испытателей встретили самый гневный отпор шеф-пилота фирмы Катаока, который не сомневался в профессионализме своих подчинённых. Детальное расследование происшествий всё же доказало частичную вину пилотов. Поступившие в КБ первые предсерийные образцы двигателей Ха-40 требовали гораздо большего внимания пилотов и техников, нежели другие японские двигатели. Кроме того, большинство японских-рабочих не имело необходимой квалификации для производства этого двигателя, поэтому первые серии Ха-40
