Была выпущена партия из 20 предсерийных самолетов, которые вместе с тремя опытными самолетами первоначально использовались для доводки штурмового варианта Ки-102. Управляемость и летные данные самолета были хорошими, но он был несколько неустойчив при приземлении. В результате на самолете уменьшили стояночный угол, удлинив хвостовую стойку. В таком варианте в октябре 1944 г самолет был запущен в серию под обозначением "штурмовик армейский тип 4" (Ки-102Ь). Большинство выпущенных самолетов оставалось в резерве в метрополии, а в боях над Окинавой использовалось только небольшое их число. В Японии самолет участвовал в испытаниях управляемой ракеты Igo-1-В, которую планировали использовать против кораблей союзников в случае десанта на Японские острова.

За месяц до первого. полета Ки-102 воздушный штаб потребовал создать высотный вариант истребителя на базе этой машины. По этим требованиям Кавасаки уже создавала Ки-108, отличавшийся гермокабиной, что требовало для доводки много времени. В результате воздушный штаб указал просто переделать Ки-102 в вариант высотного истребителя. Шесть предсерийных Ки-102 были переделаны в высотные истребители Ки- 102а, первый из которых был облетан в июне 1944 г. Внешне Ки-102а не отличался от Ки-102Ь, но получил двигатели Мицубиси На-112-II Ru мощностью 1500 л.с. Двигатели были оснащены турбокомпрессорами Ru-102, позволявшими поддерживать на высоте 8200 м мощность 1250 л.с. - обычный На-122-11 выдавал такую мощность на высоте 5800 м. Вооружение было изменено - Ки-102а получил 37-мм пушку Но-203 и две 20- мм пушки Но-5 в фюзеляже для стрельбы вперед, а пулемет в задней части кабины был снят. После успешного завершения испытаний шести опытных самолетов была заказана дюжина предсерийных машин, переделанных из стандартных Ки-102Ь. Однако до конца войны в войска поступило только 15 таких самолетов - Ки-102а так и не дошел до массового производства.

К концу 1944 г налеты американских В-29 на Японию резко усилились, и армии срочно понадобился специализированный ночной перехватчик. Так как "Торю" показал себя в этой роли довольно неплохо, воздушный штаб предложил создать вариант ночного истребителя на базе Ки-102а, так как последний являлся развитием Ки-45. Новый вариант Ки-102с получил удлиненный фюзеляж, новую кабину и переделанное хвостовое оперение. Для улучшения взлетно-посадочных характеристик площадь и размах крыла увеличили. Вращающуюся антенну локатора установили в обтекателе на фюзеляже. Вооружение состояло из двух 30-мм пушек Но-105 в носовой части и двух 20-мм пушек Но-5, установленных наклонно в центральной части фюзеляжа. Первый опытный Ки-102с был оснащен двигателями с турбокомпрессорами На-112-II Ru. Самолет был переделан из планера Ки-102Ь. Его облетали в июле 1945 г, а месяц спустя полетел второй опытный самолет. Летные испытания были прерваны капитуляцией Японии.

Был в проекте и уменьшенный и более скоростной вариант Ки-102 под пару 1900-сильных двигателей Мицубиси На-104, но он так и остался на чертежной доске. Всего было выпущено 238 истребителей Ки-102, включая 215 Ки-102Ь.

Тип: двухместный штурмовик (ночной истребитель). Двигатели: два Мицубиси На-112- II (На-112-11 Ru) - 14-цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 1500 л.с. и 1250 (1250) л.с. на высоте 5800 (8200) м.

Вооружение: одна 57-мм пушка Но-401 и две 20-мм пушки Но-5 под фюзеляжем и один 12,7- мм пулемет на подвижной установке в конце кабины (две 30-мм пушки Но-105 в носу и две 20- мм пушки Но-5 под углом к горизонту).

Максимальная скорость: 580 (600) км/ч на высоте 6000 (10000) м.

Время подъема на высоту: 5000 м - 6,9 мин,

(10000 м - 18 мин).

Потолок: 13500 (10000) м.

Дальность полета: 2000 (2200) км.

Вес: пустого - 4950 (5200) кг', взлетный - 7300 (7600) кг.

Размеры: размах крыла - 15,57 (17,25) м; длина - 11,45 (13,05) м; высота -3,7 м; площадь крыла - 34 (40) м².

Проектирование Ки-108 началось в апреле 1943 г, согласно требованиям к одноместному высотному истребителю. Так как конструкторы Кавасаки были загружены работами по еще нескольким проектам, Такео Дои для экономии времени и средств решил использовать под новый проект переделанный Ки-96. Это предложение было принято воздушным штабом. С начала велась работа над гермокабиной. Учитывая работы, проведенные на исследовательском самолете Тачикава SS- 1, инженеры Кавасаки создали для Ки-108 гермокабину с двойными стеклами фонаря и герметично закрываемой дверью. Давление в кабине на высоте 10000 м должно было соответствовать высоте 3000 м.

Весной 1944 г седьмой и восьмой Ки-102Ь были оснащены гермокабинами и новым оперением, став прототипами Ки-108. Оба самолета были оснащены двумя двигателями Мицубиси На-112-II Ru с турбокомпрессорами. Вооружение состояло из одной 37-мм пушки Но-203 и двух 20-мм пушек Но-5. Летные испытания машин постоянно задерживались из-за налетов американцев и проблем с турбокомпрессорами. Во время одного из первых полетов на высоте 10000 м на Ки-108 сорвало гермодверь, в результате пилот был вынужден перейти в крутое пикирование, чтобы снизиться до безопасной высоты полета. Этот случай показал, что боевые повреждения гермокабины не являются катастрофой для самолета.

Пока два Ки-108 проходили испытания, началась сборка еще двух опытных самолетов. Для улучшения высотных характеристик и маневренности Ки-108 КАИ получили удлиненный фюзеляж и крыло увеличенной площади от Ки-102с. Эти два самолета были готовы в марте и мае 1945 гик концу войны все еще проходили испытания.

Тип: одноместный высотный истребитель.

Двигатели: два Мицубиси На-112-11 Ru - 14- цилиндровые, воздушного охлаждения, взлетной мощностью 1500 л.с. и 1000 л.с. на высоте 10000 м.

Вооружение: одна 37-мм пушка Но-203 в носу фюзеляжа и две 20-мм пушки Но-5 под фюзеляжем.

Максимальная скорость: 580 (600) км/ч на высоте 10000 м.

Потолок: 13500 м.

Дальность полета: 1800 (2200) км.

Вес: пустого - 5300 (5200) м, взлетный - 7200 ( 7600) м.

Размеры: размах крыла - 15,67 (17,35) м; длина - 11,71 (13,05) м; высота -3,7 м; площадь крыла - 34 (40) м².

В начале 1945 г, когда союзники уже приблизились к берегам Японии, воздушный штаб армии потребовал создания специального легкого бомбардировщика, предназначенного для пилотов-камикадзе. Самолет должен был быть технологичным в производстве, легким в обслуживании и управлении, иметь хорошие летные характеристики и нести достаточную боевую нагрузку. Единственным жестким требованием к самолету было использование уже выпускающегося промышленностью двигателя. Так как дальность полета играла второстепенную роль, был выбран одноместный, одномоторный вариант самолета. Под него в марте 1945 г

Кавасаки получила следующее задание: дальность действия с 800-кг бомбой - 600 км, вооружение - две 20- мм пушки Но-5, двигатель "армейский тип 4" -18-цилиндровая "звезда", хорошие взлетно-посадочные характеристики, легкость обслуживания и производства.

Менее чем за три месяца конструкторы под руководством Такео Дои и Юн Китано разработали эскизный проект и построили макет самолета. Крыло имело большое удлинение и должно было обеспечить хорошие взлетные характеристики, а широкие стойки шасси с мощными амортизаторами от Ки-102 должны были облегчить взлет неопытного пилота. В конструкции фюзеляжа чувствовалось влияние Ки-100 - с него же использовалось и большинство оборудования. Планер самолета должен был изготовляться на нескольких "теневых" рассредоточенных производствах, а потом собираться на подземном заводе, расположенном в туннеле у Мисунами.