Как и ожидалось, температурный режим работы двигателя иначе как экстремальным назвать нельзя. Выйти из положения пытались заменой двигателя новым, но это ничего не дало. Последний полет Як-3 ВК-108 совершил 8 марта 1945 года, после чего работы по нему прекратили, но ненадолго.
Летом того же года ВК-108 установили на головной серийный самолет Тбилисского завода № 7003 с металлическим крылом и двумя пушками Б-2 °C. В дальнейшем планировалось перейти к цельнометаллической конструкции планера и вооружению из трех орудий. Но этим планам не суждено было сбыться. На машине № 7003 успели лишь испытать маслорадиатор № 700 с большей площадью охлаждаемой поверхности.
Под самый «занавес» Великой Отечественной войны, 29 апреля 1945 года, на Центральном аэродроме в Москве начались заводские испытания последней модификации истребителя – Як-3У с поршневым звездообразным мотором АШ-82ФН, с винтом ВИШ-105В4 диаметром 3,1 метра и маслорадиатором типа 555. Это была попытка не только уйти от двигателя ВК-107А, но и создать машину, превосходившую Ла-7.
Истребитель разрабатывался в соответствии с постановлением ГКО к 23 апреля 1945 года. Ведущий конструктор – В. В. Барсуков.
На самолете деревянную обшивку фюзеляжа заменили металлической. Крыло предполагалось металлическим, но на опытной машине осталось прежнее – деревянной конструкции, но увеличенного размаха (из-за большей ширины фюзеляжа), до 9,4 метра (площадь – 15,35 м2). Это утяжелило машину на 35 кг.
Для обеспечения требуемой центровки и увеличения противокапотажного угла несущую поверхность сместили вперед на 219 мм (вместо 200 мм по проекту), а кабину пилота подняли на 84 мм для улучшения обзора. Но это помогло незначительно, и противокапотажный угол получился меньше, чем на серийном Як-3, что делало машину опасной на рулежке.
Ножное и ручное управление самолетом, по сравнению с серийным Як-3, смонтировали на фюзеляже, что было значительно удобнее при изготовлении его поточным методом и его расстыковке. Пол кабины был сделан легкосъемным для крепления педалей.
Кроме этого, установили мягкие (вместо металлических) баки, вмещавшие 340 кг горючего.
Для предотвращения отсоса посадочных щитков и щитков шасси, а также самопроизвольного выпадания костыльного колеса их снабдили дополнительными замками.
Расчеты показали, что при полетном весе 2792 кг максимальная скорость на высоте 6100 метров достигнет 705 км/ч, а время набора высоты 5000 метров – 4 минуты.
Опытная машина была в основном изготовлена весной 1945 года на заводе № 153 в Новосибирске, а ее сборка завершилась в Москве. На самолете поставили две синхронных пушки Б-2 °C с боезапасом по 120 патронов на ствол.
Первый полет истребителя, пилотируемого П. Я. Федрови (ведущий инженер по испытаниям А. М. Дружинин), состоялся 12 мая 1945 года. В ходе испытаний Федрови достиг скорости 682 км/ч на высоте 6000 метров. Время набора высоты 5000 метров не превышало 3,9 минуты. Несмотря на впечатляющие результаты испытаний, в середине июня самолет вернули с летно-испытательной станции на опытный завод ОКБ для замены крыла металлическим. Одновременно сделали и другие доработки, включая увеличение противокапотажного угла. Однако, несмотря на высокие летные данные, самолет больше в воздух не поднимался, а на его базе создали учебно-тренировочный истребитель Як-11.
Первый отечественный реверсивный винт был изготовлен в 1938 году С. Ш. Бас-Дубовым и Г. М. Заславским и предназначался для торможения самолета на пикировании. Этот винт дважды проходил испытания в НИИ ВВС, но результаты их не удовлетворили заказчика.
В 1942-м эти же конструкторы разработали и изготовили на заводе № 467 реверсивный винт ВИШ-105Р-2, который в начале следующего года испытали на истребителе ЛаГГ-3 и в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-104. После доводки в 1946 году винт проверили на самолете Як-9В.
Осенью того же года в НИИ ВВС предъявили истребитель Як-3 с мотором ВК-105ПФ2 и реверсивным винтом ВИШ-105Р-2. На этот раз опытный винт испытания выдержал, продемонстрировав значительное сокращение пробега. Но, ввиду снятия с производства как двигателя, так и самолета, дальнейшие работы по нему прекратили, предложив продолжить работу на Як-9У с двигателем ВК-107А. Но этим все и кончилось.
Одним из путей улучшения аэродинамики Як-3, безусловно, стала разработка на заводе № 153 в Новосибирске под руководством О. К. Антонова нового крыла с ламинарным профилем, с меньшим коэффициентом сопротивления.
Задание на постройку такой машины было выдано 20 января, а к разработке приступили в сентябре 1944 года. Причем на самолете сохранился старый каркас крыла (менялись лишь нервюры). Вооружение включало пушку НС-23 и два пулемета БС. Работа проводилась в шесть этапов.
Предполагалось, что в дальнейшем, при сохранении прежней силовой установки, это позволит уменьшить площадь крыла до 13,1 м2 при размахе 8,6 метра, а переход на электроприводы управления посадочными щитками и триммерами горизонтального оперения – дополнительно облегчить истребитель.
Однако позже нашлись другие технические решения, связанные с перекомпоновкой фюзеляжа, а точнее, с размещением масло– и водорадиатора в одной гондоле под фюзеляжем, с применением одностороннего (как на Як-1) всасывающего патрубка нагнетателя и изменением обводов капота мотора и подбором винта.
Чтобы компенсировать ухудшение характеристик на посадочных углах атаки, свойственное ламинарным крыльям, угол отклонения крыльевых щитков увеличили до 60 градусов.
В ходе проектирования, из-за отсутствия ряда комплектующих изделий, пришлось отказаться от электрификации машины, и суммарный выигрыш в весе ее конструкции от использования других технических решений оказался невелик. Поэтому пришлось вернуться к исходному крылу. В связи с тем, что положение силовых элементов крыла, центра тяжести, а также кинематика и размер шасси должны были остаться неизменными, несущая поверхность приобрела форму двойной трапеции (с наплывом в передней корневой части крыла). Эта часть крыла набиралась из модифицированных профилей ЦАГИ 160545, переходивших к концу наплыва в профиль ЦАГИ 150545 и к середине полуразмаха – в профиль ЦАГИ 14151. В процессе испытаний машины планировалась проверка возможности использования реакции выхлопа для увеличения максимальной скорости самолета, для чего изготовили второй комплект боковых капотов мотора с туннельными обтекателями выхлопных патрубков.
Машину изготовили, но достоверных сведений о ее полетах и дальнейшей судьбе пока не обнаружено.
В 1992 году на Оренбургском НПО «Стрела» приступили к выпуску реплики истребителя Як-3. В отличие от своих собратьев периода Великой Отечественной, самолет имеет цельнометаллическую конструкцию с элементами из композитных материалов. На реплике отсутствует теперь уже не нужное вооружение, а в качестве силовой установки использован американский двигатель V-1710 компании «Аллисон» с автоматическим винтом фирмы «Гамильтон стандарт» (Hamilton Standard), а также современное пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование. Самолет предназначен в основном для музеев и частных коллекционеров, а также для участия в различных авиашоу. По состоянию на сентябрь 2001 года выпущено 12 экземпляров машины.
С 1944 по 1946 год с двигателем ВК-105ПФ-2 завод № 31 сдал заказчику 960, а № 292–3837 истребителей Як-3. Кроме этого, заводы в Тбилиси и Саратове выпустили 48 и три Як-3 с двигателями ВК-107А соответственно.
Як-3 в строю
Весной 1944 года личный состав 91-го иап (командир – подполковник Ковалев) 256-й иад 5-го истребительного авиакорпуса (командир – генерал-майор Галунов) 2-й воздушной армии переучился на Як-3 в 8-м запасном авиаполку (зап) в Багай-Барановке и имел в своем составе 41 самолет (почти половина из числа построенных к июню 1944 года) Саратовского завода. Командующий ВВС Красной Армии А. А. Новиков 12 июня подписал приказ о проведении в полку с 20 июля по 2 августа войсковых испытаний истребителя, совпавших с проведением Львовской наступательной операции.
Истребитель Як-3 с мотором ВК-105ПФ-2
Як-3 были укомплектованы двигателями ВК-105ПФ2, пушкой МП-20 и одним пулеметом БС.
Перед полком, базировавшимся на травяных аэродромах Тарнополь и Куровицк, стояла задача завоевания господства в воздухе. К началу боевых действий полк имел 38 исправных самолетов. Остальные машины были поломаны при перебазировании на новые аэродромы, а два из них ввели в строй к середине войсковых испытаний.
Полк был полностью укомплектован летным и техническим составом, причем 41 % летчиков участвовал в боях впервые. До начала боевых операций летный состав полка имел налет на Як-3 20–25 часов, что считалось хорошей подготовкой.
Технический состав ранее эксплуатировал истребители Як-1, Як-7Б и Як-9 и имел соответствующий опыт.
За время войсковых испытаний полк выполнил 431 боевой самолето-вылет, или 83 вылета группами от двух до восьми машин. Получается, что в среднем каждый летчик в день совершал не более одного вылета.
«За период войсковых испытаний, – говорилось в отчете, – встречи с самолетами противника происходили главным образом в случаях, когда Як-3 вызывались с командного пункта. В других случаях, когда <…> Як-3 вылетали на прикрытие наземных войск или на свободную охоту, встреч с противником не происходило. Это можно было объяснить, с одной стороны, тем, что сразу же в начале операции противнику был нанесен достаточный удар в боях 14–15 июля, после которых активность его ВВС сразу сократилась. С другой стороны, применяя методы барражирования, <…> Як-3 могли находиться над объектом прикрытия не более 15–17 минут и при свободной охоте вести очень кратковременное выслеживание из-за малого запаса горючего, что в значительной степени сокращало вероятность встречи с противником».
Из числа 83 группо-вылетов по 11 произвели для перехвата противника в районе аэродрома и на свободную охоту, 22 – по вызову командира корпуса для уничтожения самолетов противника над линией фронта и наращивания сил, 35 – для прикрытия наземных войск и четыре – для прикрытия своего аэродрома.