Истребитель Як-3 ВК-107А.

Истребитель Як-3 ВК-107А.

Разработчик: ОКБ Яковлева
Страна: СССР
Первый полет: 1944 г.

Як-3 ВК-107А представлял собой модификацию истребителя Як-3 и отличался от него, главным образом, установкой более мощного и более высотного двигателя ВК-107А и винта ВИШ-107ЛО диаметром 3,1 м.

Взлетная мощность ВК-107А составляла 1650 л.с., номинальная — 1500 л.с. на высоте 4500 м — против 1240 л.с. на высоте 2100 м у ВК-105ПФ2.

В связи с установкой нового двигателя в конструкцию самолета и его винтомоторную группу внесены следующие основные изменения:
— кабина пилота сдвинута назад на 400 мм;
— усилены цилиндры амортизированных стоек шасси;
— моторама переделана под двигатель ВК-107А;
— емкость бензосистемы увеличена с 372 до 518 л (390 кг);
— горючее размещалось в четырех основных и одном расходном бензобаках;
— емкость маслобака увеличена до 60 л;
— выхлопные коллекторы, расположенные в развале двигателя, заключены в кожух для продувки коллекторов воздухом;
— наружный выхлоп осуществлялся через 12 отдельных выхлопных патрубков;
— забор воздуха в нагнетатель производился спереди.

Вооружение состояло из двух синхронных пушек Б-20С калибра 20 мм с боезапасом по 120 снарядов. Спецоборудование не изменилось за исключением того, что установлены однолучевая безмачтовая антенна вместо двухлучевой; вольтметр; генератор ГС-15-500 взамен ГС-10-350.

Опытный Як-3 ВК-107А был построен в двух экземплярах: № 1 и «Дублер». Производство экземпляра № 1 закончено 6 января 1944 года, он проходил заводские испытания с 15 апреля по 20 ноября 1944 года (ведущий летчик П.Я.Федрови, ведущий инженер А.М.Дружинин, механик О.В.Яницкий). Заводские испытания проводились со снятым вооружением при полетной массе 2800 кг. Было выполнено 38 полетов общей продолжительностью 14 ч. 50 мин.

Двигатель ВК-107А работал неудовлетворительно и трижды выходил из строя, чему способствовало недостаточное охлаждение воды и масла. Поэтому заводские испытания самолета свелись по существу к доводке двигателя и ВМГ, и лишь после 25 полетов состояние ВМГ позволило проводить испытания со снятием летных характеристик. Полетная масса увеличилась до 2984 кг. Hесмотря на некоторое утяжеление, Як-3 ВК-107А оставался истребителем малых массы и габаритов, его удельная нагрузка на мощность составила 2,0 кг/л.с., в то время как у трехточечного Me-109G-2 она была 2,33 кг/л.с., а у FW-190A-4 — 2,52 кг/л.с.

Hеобычно малая удельная нагрузка на мощность в сочетании с отличной аэродинамикой обеспечивали Як-3 ВК-107А выдающиеся летные характеристики.

Максимальные скорости на режиме боевой мощности двигателя (тридцатиминутной) составляли: у земли — 611 км/ч, на 2-й границе высотности (5750 м) — 720 км/ч и на высоте 5000 м — 706 км/ч. Эти скорости были рекордными. Время набора высоты 5000 м — 3,9 мин. Практический потолок достигал 11800 м. Время набора практического потолка — 24,7 мин. Время выполнения виража на высоте 1000 м составляло 17…18 с, а на высоте 5000 м — 23…24 с.

Hабор высоты за боевой разворот с начальной высоты 1000 м составлял 1500 м, что больше, чем у трехточечного Me-109G-2 на 400 м, FW-190A-4-на 750…800 м, Як-3 ВК-105ПФ2 «Дублер» — на 200 м и лучшего по боевому развороту Як-9У ВК-107А — на 100…150 м.

Взлетно-посадочные свойства Як-3 ВК-107А по сравнению с Як-3 ВК-105ПФ2 несколько ухудшились: на режиме боевой мощности двигателя увеличились длина разбега с 275 до 345 м, взлетная дистанция с 800 до 940 м, длина пробега с 485 до 590 м. Ухудшение взлетных свойств объяснялось увеличением полетной массы и уменьшением числа оборотов винта с 1800 до 1600 об/мин. Значительное увеличение длины пробега объяснялось увеличением посадочной скорости со 144 до 150 км/ч (из-за увеличения полетной массы) и уменьшением противокапотажного угла с 26°10′ до 23°30′, что ограничивало возможность эффективного использования тормозов колес.

Штопорные свойства практически не изменились: при даче рулей на вывод самолет выходил из штопора после двух витков без запаздывания. По технике пилотирования Як-3 ВК-107А был прост и доступен летчикам средней квалификации в такой же мере, как и Як-3 ВК-105ПФ2.

Установленные на опытном Як-3 ВК-107А пушки Б-20 являлись первыми опытными экземплярами, а крепления для них — серийными, рассчитанными для пулеметов УБС калибра 12,7 мм. В процессе проверки вооружения после 329 выстрелов, сломался передний шкворень крепления правой пушки. Пушки Б-20 прошли в HИИ ВВС только наземные испытания.

Hа «Дублере» были устранены многие дефекты, выявленные на экземпляре № 1. Производство «Дублера» закончено 22 января 1944 года, он проходил заводские испытания с 25-го по 29 января 1944 года (летчик П.Я.Федрови, ведущий инженер Е.Г.Адлер, механик М.М.Щипанов). Произведено пять полетов общей продолжительностью 1 ч. 45 мин.

Государственные испытания, которые проходил «Дублер», проводились в два этапа: основные — с 7 февраля по 15 мая 1944 года и дополнительные (после устранения дефектов) — с 13 июля по 29 августа 1944 года. Всего было выполнено 44 полета общей продолжительностью 25 ч. 41 мин. По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение: Як-3 с двигателем ВК-107А по основным летно-тактическим данным в диапазоне высот от земли до практического потолка 11800 м является лучшим из известных отечественных и иностранных истребителей. Самолет с такими данными необходим для вооружения ВВС СА. Hо далее отмечалось, что большое число серьезных дефектов, особенно по ВМГ, требует доводки самолета до внедрения его в серийное производство.

Следующей версией самолета стал Як-3 с двигателем ВК-107А и винтом ВИШ-107ЛО с металлическим крылом (самолеты головной серии №№ 01-01, 03-01 и 04-01, построенные саратовским заводом в марте 1946 года) являлся модификацией опытного Як-3 с теми же двигателем и винтом и крылом смешанной конструкции, прошедшего госиспытания в HИИ ВВС в мае 1944 года. Модификация произведена в соответствии с постановлением ГКО от 29 декабря 1944 года.

На самолетах №№ 03-01 и 04-01 были установлены две синхронные пушки Б-20С и одна мотор-пушка Б-20М с боезапасом по 100 снарядов, а на № 01-01 — две синхронные пушки с боезапасом по 120 снарядов, усилены спецфермы крепления оружия.

Для получения более объективной и полной оценки боевых и тактических качеств Як-3 с металлическим крылом было проведено семь полетов на воздушный бой с Як-9У ВК-107А, «Кингкоброй» P-63C-1 и «Спитфайром» Мк.IX с взаимной пересадкой летчиков. В воздушном бою на горизонтальном и вертикальном маневрах на всех высотах Як-3 ВК-107А практически не отличались от Як-9 ВК-107А, имели некоторое преимущество в вертикальном маневре над самолетом «Кингкобра» P-63C-1 и уступали истребителю «Спитфайр» Мк.IX при использовании последним 5-минутного режима.

Прочность Як-3 с металлическим крылом была удовлетворительная: при пикировании до максимально допустимой скорости 720 км/ч по прибору с доведением перегрузки на выводе до нормированной эксплуатационной, равной 8,0, никаких разрушений, вибраций и деформаций силовых элементов конструкции самолета не наблюдалось. Однако жесткость лобовых зализов была недостаточной — при пикировании до скорости 650 км/ч по прибору и более происходило выпучивание верхней части левого лобового зализа. Вооружение Як-3 № 04-01, состоявшее из одной мотор-пушки Б-20М и одной синхронной пушки Б-20С, было признано недостаточным. Поэтому на всех серийных Як-3 с ВК-107А было принято решение устанавливать вооружение, как на Як-3 №№ 01-01 и 03-01, а именно: одну мотор-пушку Б-20М и две синхронные пушки Б-20С с боезапасом по 120 снарядов на пушку.

Спецоборудование давало возможность выполнения полетов в дневных условиях при наличии видимости земных ориентиров. Отсутствие на самолете авиагоризонта, радиополукомпаса, посадочной фары, системы ультрафиолетового облучения кабины, прибора радиоопознавания и установки для планово-перспективной съемки ограничивало боевое применение самолетов. Дальность двухсторонней радиосвязи на самолетах, оборудованных РСИ-6, однолучевой антенной с мачтой, не превышала 110 км вместо 120 км по нормам.

Запас кислорода в баллоне емкостью 2 л на высоте 7000 м обеспечивал полет при наличии прибора КПА-3бис в течение 1 ч. 05 мин., что составляло 62% максимально возможной продолжительности полета самолета на данной высоте против 75% по нормам.

Як-3 №№ 01-01 и 04-01 прошли на заводе № 292 контрольные заводские испытания в объеме приемо-сдаточных испытаний. 4 апреля 1946 года в HИИ ВВС были предъявлены все три самолета Як-3 №№ 01-01, 03-01 и 04-01, на которых были проведены мероприятия по устранению дефектов в соответствии с постановлением ГКО от 24 августа 1945 года. Госиспытания проходили с 10 апреля по 20 мая 1946 года.

Выявлено большое число дефектов, в связи с этим 20 мая 1946 года. госиспытания были прекращены, и самолеты были отправлены в ЛИИ для доводки.

К этому моменту программа первого этапа испытаний была выполнена полностью на всех трех самолетах, за исключением испытаний установок вооружения на живучесть, которые остались незаконченными.

29 июня 1946 года Як-3 № 01-01 был предъявлен для продолжения госиспытаний. Остальные два самолета не предъявлялись. По данным ОКБ на Як-3 № 01-01 был установлен новый двигатель и устранены основные дефекты, выявленные на первом этапе испытаний.

Испытания Як-3 № 01-01 были возобновлены 5 июля 1946 года и закончены 30 июля 1946 года (с 8 по 18 июля был перерыв для замены двигателя). По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение:
1. Модифицированные самолеты Як-3 №№ 01-01, 03-01 и 04-01 производства волжского завода с двигателями ВК-107А и металлическими крыльями госиспытания не выдержали по причине наличия большого числа серьезных дефектов.
2. Считать необходимым до проведения войсковых испытания Як-3 с металлическими крыльями устранить на них основные дефекты, выявленные при госиспытаниях.
3. Считать возможным разрешить МАП подготовить для войсковых испытаний 30 самолетов с металлическими крыльями и тремя пушками с доработками, указанными в настоящем заключении.

Постановлением Совета Министров СССР от 20 августа 1946 года предписывалось:
1. Ввиду того, что самолет Як-3 с металлическим крылом выпуска завода № 292 не прошел госиспытаний и не допускает установки мотор-пушек калибра свыше 20 мм, производство этих самолетов на заводе № 292 прекратить;
2. Обязать МАП (тов. Хруничева и директора завода № 3 тов. Саладзе) выпустить в 1946 году из имеющегося на заводе задела 75 самолетов Як-3 с ВК-107А с металлическим крылом и устранить на этих самолетах все дефекты, выявленные при госиспытаниях 3-х самолетов, производства саратовского завода № 292.

Последней модификацией с двигателем ВК-107А стал цельнометаллический Як-3 с винтом ВИШ-107ЛО. Он являлся модификацией серийного Як-3 с теми же двигателем и винтом и металлическим крылом. Модификация произведена ОКБ А.С.Яковлева в связи с тем, что после окончания войны со стороны заказчика (ВВС) к самолетам стали предъявляться более жесткие эксплуатационные требования.

Для модификации был взят головной серийный самолет Як-3 ВК-107А с металлическим крылом № 70-03, построенный тбилисским авиационным заводом № 31 в марте 1945 года согласно постановлению ГКО от 29 декабря 1944 года. Этот самолет отличался от опытного Як-3 с крылом смешанной конструкции следующим:
— крыло заменено на металлическое с дюралевой обшивкой;
— установлен улучшенный двигатель с дополнительной нагнетающей маслопомпой и модифицированным регулятором наддува;
— качалки управления рулем высоты установлены на шарикоподшипниках;
— запас горючего уменьшен с 518 до 470 л;
— снят расходный бачок бензосистемы;
— установлен маслорадиатор ОП-622 с увеличенной охлаждающей поверхностью.

По технике пилотирования цельнометаллический Як-3 ВК-107А отличался от опытного Як-3 ВК-107А смешанной конструкции более хорошей управляемостью, меньшими нагрузками на ручке управления от элеронов и руля высоты. Цельнометаллический Як-3 ВК-107А, вооруженный двумя пушками Б-20, по мощности огня уступал Як-3 ВК-105ПФ2 и Як-9У ВК-107А, модификации которых в соответствии с тактико-техническими требованиями на 1945 год имели три огневые точки калибра не менее 20 мм. Установки мотор-пушки Б-20М и синхронной (левой) пушки Б-20С обеспечивали их надежную работу, но прочность спецфермы под переднее крепление синхронной пушки была недостаточной. Управление огнем оружия работало безотказно.

Самолет поступил в HИИ ВВС на госиспытания 11 мая 1945 года, проходил испытания с 25 мая по 9 июня 1945 года. По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение:
— максимальные скорости удовлетворяют постановлению ГКО;
— остались неустраненными дефекты, выявленные на опытном Як-3 ВК-107А смешанной конструкции, прошедшем госиспытания в мае 1944 года;
— дефекты ВМГ не позволяют полностью использовать боевой режим двигателя в полете.

Предлагалось устранить конструктивные и производственные дефекты до запуска самолета в серию. В 1945 году заводом № 31 было выпущено 40 и в 1946 году — 8 цельнометаллических Як-3 ВК-107А. С IV квартала 1945 года по III квартал 1946 года завод занимался доработкой выпущенных «по сборке» этих 48 самолетов для сдачи их заказчику.

Все работы по цельнометаллическому Як-3 в конце 1946 года были прекращены. Было решено двигатель ВК-107А ставить лишь на более приспособленный для этого Як-9У.

ЛТХ:

Модификация: Як-3 ВК-107
Размах крыла, м: 9,20
Длина, м: 8,55
Высота, м: 2,42
Площадь крыла, м2: 14,85
Масса, кг
— пустого: 2346
— норм. взлетная: 2984
Двигатель: 1 х ПД ВК-107А
— мощность, л.с.: 1 х 1500
Максимальная скорость, км/ч
— у земли: 611
— на высоте: 720
Практическая дальность, км: 1060
Скороподъемность, м/мин: 1282
Практический потолок, м: 11800
Экипаж: 1
Вооружение: 2 х 20-мм синхронные пушки Б-20С с боезапасом по 120 снарядов.

Опытный экземпляр Як-1М с двигателем М-107А.

Опытный Як-3 № 1 с двигателем ВК-107А.

Як-3 «Дублер» с двигателем ВК-107А.

Як-3 ВК-107А смешанной конструкции. Октябрь 1944 г.

Цельнометаллический Як-3 ВК-107А № 7003. Май 1945 г.

Як-3 ВК-107А № 0301 с металлическим крылом на испытаниях в НИИ ВВС. Май 1946 г.

Двигатель ВК-107А на Як-3 «Дублер».

Вид спереди на воздухозаборники туннеля маслорадиатора и всасывающего патрубка самолета Як-3 ВК-107А «Дублер».

Компоновочная схема Як-3 ВК-107А.

Як-3 ВК-107А. Схема.

Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.
Б.Л.Симаков. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
Энциклопедия-справочник. Самолеты страны Советов.
А.Т.Степанец. Истребители ЯК периода Великой Отечественной войны.
АвиО. Константин Косминков. Истребитель Як-3 — мечта пилота.
Самолеты мира. Вячеслав Кондратьев. Предвестник победы.
«Война в воздухе» №№ 31-34. Истребители Як-1;-3;-7;-9 во Второй Мировой войне.
Антология Як. (Airfield.narod.ru).
Война и мы. Авиаколлекция. Н.В.Якубович. Як-3. Истребитель «Победа».