Як-3. Истребитель «Победа»

ЯК-3Т

Первой модификацией истребителя «Победа» стал Як-3Т. В конце 1943 года в ОКБ-16 А. Э. Нудельмана приступили к созданию облегченного 37-мм авиационного орудия на базе НС-37. Работы провели по отработанной ранее на пушке НС-23 схеме «боеприпас-оружие». Исследования эффективности авиационного вооружения показали, что при стрельбе по маневрирующим целям очень важным показателем является плотность огня, одной из составляющих которого считается скорострельность. Для повышения темпа стрельбы орудия уменьшили начальную скорость снаряда, звенья и гильзу для которого (как и на НС-23) подобрали, доработав гильзу 37-мм зенитной пушки К-70. По сравнению с исходной НС-37 патрон стал легче почти в полтора раза и во столько же уменьшился вес пушки (с 171 до 103 кг), при этом скорострельность возросла в полтора раза (с 260 до 400 выстрелов в минуту).

Первые проработки установки опытной пушки на самолет Як-3 начались в конце ноября 1944 года. К 10 декабря разработали и утвердили мероприятия по изменению конструкции серийного Як-3. В связи со смешением кабины пилота назад для установки новой мотор-пушки на самолете № 3620 провели тот же объем доработок конструкции и улучшение аэродинамики, как на Як-3 с ВК-107А. Установили, в частности, новый водорадиатор ОП-662 с уменьшенным миделем. Несмотря на более тяжелое вооружение (мотор-пушка Н-37 и два синхронных орудия Б-20С), полетный вес возрос лишь на 40 кг. Но при этом вес секундного залпа самолета увеличился с 3,06 до 6 кг!

29 декабря 1944 года постройку этого самолета оформили постановлением ГКО, одновременно выдав задание на установку опытной пушки на истребитель Як-9У.

Самолет, получивший в ОКБ наименование Як-3Т, 8 января 1945 года выкатили на аэродром. В ходе заводских испытаний, проходивших с 15 по 24 января, истребитель показал максимальную скорость 640 км/ч на высоте 4000 метров. На этом этапе выполнили лишь два полета: на снятие летных характеристик 19 января, а второй совместили с перелетом в НИИ ВВС — 25 января.

Государственные испытания Як-3Т проходили с 17 февраля по 25 апреля 1945 года. К мотор-пушке Н-37 в процессе испытаний практически не было претензий. Механизмы орудия работали надежно. Позитивную роль сыграло уменьшение силы отдачи. При стрельбе очередью из трех-четырех снарядов наводка не сбивалась, позволяя вести прицельную стрельбу очередями. Синхронные установки Б-20С тоже работали надежно, но их проверка не завершилась ввиду поломки лафета. Летные характеристики, полученные в НИИ ВВС, оказались ниже, чем при заводских испытаниях. Максимальная скорость, зафиксированная у земли, не превышала 560 км/ч, а на высоте 4100 метров — 629 км/ч. Серьезный дефект машины — отсос щитков шасси в полете, свойственный серийным «якам» сохранился и на Як-3Т. Однако основной причиной снятия самолета с испытаний все же был сильный выброс масла. Изменением схемы дренажа маслобака (в испытаниях имел место большой перерыв для доводки маслосистемы с 23 февраля по 7 апреля 1945 года) не удалось устранить данное явление полностью, добились лишь снижения выброса масла до четырех — шести литров в час.

С 11 по 21 мая в ОКБ занимались доводкой машины и 24 мая 1945 года приступили к заводским летным испытаниям. Несмотря на то что на предварительных испытаниях нового водорадиатора, проведенных 14 мая 1945 года по просьбе главного конструктора радиатора Воронина, в процессе доводки самолета температура воды на всех режимах полета не превышала допустимую, в ходе заводских испытаний все оказалось иначе. Температурные режимы мотора зашкаливали до предельных значений. В связи с тем, что к этому времени прошел испытания и начал строиться серийно истребитель Як-9УТ, являвшийся более перспективной машиной как по силовой установке, так и по комплексу других технических решений, включая бронезащиту летчика, соответствовавшую техническим требованиям ВВС, доводку Як-3Т прекратили, возвратив машину ОКБ-115.

ЯК-3 С ДВИГАТЕЛЕМ ВК-108

Несмотря на неудачи с установкой двигателя ВК-107А на Як-3, связанные главным образом с необходимостью размещения водо- и маслорадиаторов большой площади, не «вписывавшихся» в фюзеляж истребителя, в 1944 году в ОКБ-115 предприняли попытку установить на самолет более мощный и с более тяжелым температурным режимом двигатель М-107Б, впоследствии получивший обозначение ВК-108. Форсированный по наддуву (благодаря новому приводному центробежному нагнетателю) ВК-108 развивал номинальную мощность 1550 л.с. и 1850 л.с. — на боевом режиме. Естественно, претерпела изменения и моторама. Всасывающий патрубок перенесли под двигатель.

Для облегчения температурного режима мотора водорадиатор ОП-554 заменили на модель «624», а маслорадиатор ОП-555 — на ОП-622. При этом тоннель водорадиатора опустили на 60 мм. Выхлопные коллекторы двигателя заменили раздельными патрубками.

На 40 кг сократили запас горючего, но количество масла увеличили до 55 кг.

Фонарь кабины пилота изготовили по типу опытного Як-3 ВК-107А «Дублер» и сняли заднее бронестекло. Бронеспинку заимствовали от Як-1. Обшивку элеронов сделали металлической, но крыло оставалось смешанной конструкции.

Одновременно две пушки Б-20С заменили одной НС-23 с боекомплектом 60 патронов, убрав теперь уже ненужные желоба под стволы орудий, свойственные Як-3 с ВК-107А.

Для 1944 года вооружение из одной пушки, даже калибра 23 мм, было недостаточным для борьбы и с истребителями, и с бомбардировщиками противника. Поэтому складывается впечатление, что самолет готовили не для войны, а для рекордного достижения за счет максимального облегчения машины. Но чтобы ни у кого не возникло подозрений, на нем лишь «урезали» вооружение и бронезащиту.

Расчеты показали, что в таком виде самолет с винтом ВИШ-107ЛТ-5, облегченный до 2880 кг, сможет разогнаться до 750 км/ч. Напомним, что последний мировой рекорд скорости 755,136 км/ч был установлен незадолго до начала Второй мировой войны 26 апреля 1939 года на самолете Ме-209. Но это была специально подготовленная демонстрационная машины, а Як-3 — полноценный боевой самолет. Согласитесь, выглядело внушительно. Другого объяснения придумать невозможно.

Самолет построили к 7 октября 1944 гола, и спустя два месяца, 19 декабря, летчик-испытатель В. Л. Расторгуев (ведущий инженер А. Н. Конуков) опробовал пока еще безоружную машину в полете. Спустя два дня была зафиксирована скорость 745 км/ч на высоте 6290 метров. Время набора высоты 5000 метров составило 3,5 минуты. За счет большой тяговооруженности существенно сократился разбег, при этом самолет отрывался от земли даже без поднятия хвостового колеса.

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-20С. 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.

ЯК-У (ЯК-3У)

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 уйти не только от двигателя ВК-107А, но и создать машину, превосходившую Ла-7.

Истребитель разрабатывался в соответствии с постановлением ГКО от 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 — смешанной 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 выпадения 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 синхронные пушки Б-20С 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.

ЯК-3 С РЕВЕРСИВНЫМ ВИНТОМ

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.

ЯК-3 С ЛАМИНАРНЫМ КРЫЛОМ

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 облегчит 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.

ЯК-3М

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.

Примечания:

1 — смешанной конструкции;

2 — по результатам государственных испытаний;

3 — на 1-й границе высотности (200 м) — 1310 л.с., на 2-й границе высотности (2100 м) — 1240 л.с.;

4 — на высоте 4750 м;

5 — по результатам заводских испытаний;

6 — скорость 500 км/ч, высота 5000 м. Продолжительность полета — 1 час 10 минут.