Тогда же по указанию А. С. Яковлева на первом серийном самолете № 0101 завода № 292 усилили крыло и провели ряд доработок по улучшению тактических и эксплуатационных качеств истребителя. В частности, установили новый маслорадиатор № 622, сохранив прежние размеры проходных сечений воздушных тоннелей. После 29 полетов общей продолжительностью 15,5 часов была получена скорость у земли 592 км/ч и на высоте 6150 метров — 712 км/ч. Температура охлаждающей жидкости на прямой не превышала 107 градусов по шкале Цельсия и в наборе высоты — 117 градусов на 4000 метрах, а масла 107 и 117 градусов соответственно. Таким образом, тенденций к улучшению температурного режима работы двигателя по сравнению с машиной № 7003 не наблюдалось. Тогда (в который раз) установили новый маслорадиатор и увеличили проходные сечения тоннеля. Но и это ничего не дало.
Вид силовой установки сверху при снятом капоте Як-3 ВК-107А с винтами АВ-10п-20 и ВИШ-107ЛО выпуска зав. № 115, проходившего государственные испытания с 7 февраля по 15 мая 1944 г.:
а — кожуха внутренних выхлопных коллекторов;
б — выход воздуха, охлаждающего внутренние выхлопные коллекторы;
в — труба, подводящая воздух для обдувки внутренних свечей.
Серьезные дефекты машины были выявлены и в ходе заводских эксплуатационных испытаний. В итоге дальнейшие работы по Як-3 с двигателем ВК-107А прекратили. Завод в Саратове выпустил лишь три истребителя.
В 1946 году в ходе государственных испытаний серийных Як-9 провели воздушный бой с Як-3, оснащенным таким же мотором ВК-107А. Бой показал, что на горизонталях Як-9 имел небольшое преимущество перед Як-3 и заходил в хвост «тройке» на дистанцию 200–300 метров через шесть-семь виражей, а на вертикалях Як-3 имел лишь незначительное преимущество. Кроме этого, было установлено, что Як-9 легче поддавался модернизации в другие варианты по сравнению Як-3. Это обстоятельство в совокупности со сложностью обеспечения температурного режима работы двигателя ВК-107А и привело к прекращению дальнейших работ по Як-3 и свертыванию его серийного производства.
ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЯК-3 ВК-107А
В связи с ужесточением заказчиком эксплуатационных требований к авиационной технике весной 1945 года на серийном Як-3 с мотором ВК-107А завода № 31 под руководством ведущего инженера К. А. Скржинского заменили фанерную обшивку фюзеляжа дюралюминиевой, а на рулях и элеронах перешли с ткани на легкий магниевый сплав «Электрон». Одновременно стальные тяги управления рулями и элеронами, а также стаканы гидроприводов выпуска посадочных щитков заменили дюралевыми. Кабину летчика сместили назад на 400 мм и установили маслорадиатор ОП-700 с увеличенной охлаждающей поверхностью. На 30 кг снизили запас бензина и на восемь — масла. Установили дополнительную маслопомпу. В итоге самолет полегчал на 49 кг.
В книге А. Т. Степанца говорится, что данную доработку выполнили на машине № 7003, но этот самолет не мог одновременно проходить госиспытания в двух вариантах. Кроме этого, в «Альбоме самолетов ВВС КА», испытанных в НИИ ВВС в 1945 году, цельнометаллический Як-3 с двигателем ВК-107А отсутствует.
Но цельнометаллический «як» существовал, и его заводские летные испытания начались 12 апреля, но не в 1945-м, а в 1946 году в Москве. Как водится, все началось с пробежек и подлетов, и лишь 14 апреля машина, пилотируемая М. И. Ивановым, оторвалась от взлетно-посадочной полосы Центрального аэродрома.
В следующем месяце (11 мая) истребитель поступил в НИИ ВВС и проходил испытания с 25 мая по 9 июня. Ведущими по машине были инженер И. А. Колосов и летчик Ю. А. Антипов. Машину облетали В. Г. Иванов, А. Г. Кочетков, А. Г. Прошаков, Г. А. Седов и А. А. Манучаров. Но самолет, хотя по летным данным и соответствовал постановлению ГКО, сохранил те же дефекты силовой установки, что и предыдущие машины.
Примечания:
1 — опытный № 1 с крылом смешанной конструкции, без вооружения;
2 — цельнометаллический;
3 — краткое техническое описание самолета Як-1М с мотором М107-А. Апрель 1943 г.;
4 — с деревянным крылом, с металлическим — 2740 кг;
5 — на высоте 950 м со скоростью 312 км/ч.
Глава 5ВЫСОТНЫЕ ПЕРЕХВАТЧИКИ
Летом 1942 года впервые на Восточном фронте были зафиксированы полеты стратосферного разведчика-бомбардировщика Ju.86R. Самолеты действовали преимущественно на московском направлении, и, хотя они не сбросили на столицу ни одной бомбы, командование авиации ПВО и ГКО забили тревогу, поскольку ни один истребитель, включая МиГ-3, который и по сей день ошибочно считают высотным, не мог перехватить «немца».
В итоге в 1943 году постановлением ГКО № 2946 промышленность обязали обеспечить высотными авиамоторами истребительную авиацию 6-й воздушной истребительной армии ПВО Москвы. Но решить эту задачу одним лишь повышением высотности двигателей было невозможно, поскольку параллельно с ней требовалось снизить удельную нагрузку на крыло перехватчика, установить обогрев на оружие и обеспечить если не комфортные, то, во всяком случае, нормальные условия работы летчика. Поэтому все попытки поднятия высотности отечественных серийных истребителей МиГ-3, Як-9, Ла-5ФН и Ла-7 не увенчались успехом. В конце августа 1943 года разведывательные полеты Ju.86R над Москвой прекратились, но актуальность проблемы не исчезла. Поэтому работы по созданию высотного перехватчика в ОКБ-115 пошли по двум направлениям, причем ставка делалась на базовый истребитель Як-3.
Первым направлением повышения высотности самолета стало оснащение его высотным двигателем, а второе, позволявшее значительно поднять потолок и скорость, — оснащение машины ускорителем с жидкостно-реактивным двигателем.
ЯК-3ПД
Весной 1944 года в ОКБ-115 предприняли попытку создания на базе Як-3 высотного истребителя-перехватчика. Практически одновременно велись работы по установке на самолет двигателей М-105ПВ и М-105ПД. К сожалению, точно сказать, чем отличался М-105ПВ от варианта «ПФ», не могу, но, судя по отрывочным архивным данным, — лишь опытным нагнетателем с большим наддувом. Но после установки нагнетателя Э-100 В. А. Доллежаля он превратился в М-105ПД. Видимо, поэтому в названии двигателя и появилась буква Д.
Поскольку главной целью установки на Як-3 новых моторов было повышение их высотности, спроектировали новое крыло увеличенного на 0,6 метра размаха. Его площадь при этом возросла на 0,5 м2.
Двигатель М-105ПВ установили на доработанный серийный Як-3 № 4419 (эталон 1945 г.) в сентябре 1944 года. Тогда же на самолете сократили вооружение, ограничившись одним орудием НС-23 (вес — 37 кг, вес снаряда — 0,2 кг, секундный залп — 1,85 кг, скорострельность — 550 выстрелов в минуту) с боезапасом 60 патронов. При этом машина полегчала по сравнению с предшественником на 7 кг, но ее центровка сместилась назад с 24,9 до 25,3 % средней аэродинамической хорды. Сначала на машине стоял опытный винт ВИШ-105ТЛ-2, впоследствии замененный серийным ВИШ-105СВ-01.
Заводские испытания (ведущие — инженер Н. И. Макеев и летчик В. Л. Расторгуев), проведенные с 29 сентября по 7 октября, преследовали одну цель — определение высотно-скоростных характеристик машины. Но из-за неустойчивой работы двигателя выполнили лишь шесть полетов, ограничившись снятием максимальных скоростей. При этом была достигнута скорость 656 км/ч на высоте 5525 метров.
В том же 1944 году велись работы по созданию высотного истребителя-перехватчика Як-3ПД с двигателем ВК-105ПД, оснащенным двухступенчатым нагнетателем. Технические предложения по машине подготовили в апреле 1944 года. Тогда самолет предлагалось вооружить тремя 20-мм пушками Березина с боекомплектом по 150 патронов на ствол. Но какое крыло запланировали на этой машине, документ умалчивает.
К тому времени было ясно, что с двигателем ВК-105ПД нужных результатов не добиться, но другого не было, а Як-3 получался почти на 200 кг легче, чем Як-9. Расчеты показали, что при полетном весе 2650 кг практический потолок Як-3ПД достигнет 12 900 метров. Но этого было недостаточно, поскольку еще постановлением ГКО от 12 июня 1943 года предписывалось промышленности создать самолет, способный подниматься на 13 000–14 000 метров. Что касается других параметров перехватчика, то максимальная скорость у земли оценивалась в 540 км/ч, на 5000 метрах — 656 км/ч, а на 10 800 метрах — 715 км/ч. Время набора высоты 10 000 метров — 10,8 минуты.
Рабочее проектирование самолета началось осенью 1944 года. В отличие от технического предложения, сделанного весной, на самолете увеличили на 0,5 м2 площадь крыла и изменили вооружение, оставив в его арсенале лишь одну пушку НС-23 с 60 патронами. В итоге машина должна была полегчать до 2580 кг, но расчетный потолок почему-то получился ниже — 12 500 метров, хотя максимальная скорость на высоте 10 800 метров осталась неизменной. В вариант Як-3ПД доработали серийный самолет № 3620, на котором установили двигатель ВК-105ПД с двухступенчатым нагнетателем Э-100 разработки ЦИАМ. При этом машина потяжелела до 2616 кг (запас горючего — 270 кг). Заводские испытания самолета начал летчик М. И. Иванов 5 февраля 1945 года. В тот день он проверил работу силовой установки с серийным винтом ВИШ-105СВ-02. Всасывающий патрубок двигателя находился под фюзеляжем перед туннелем водорадиатора (как на Як-9ПД), а двигатель для уменьшения температуры воздуха за нагнетателем был оборудован системой впрыска 50 %-ной спирто-водной смеси, располагавшейся между ступенями нагнетателя.