Один из первых серийных Як-3 на контрольных испытаниях в ЛИИ, июль 1944 г.
В отличие от Як-9, Як-3 не стал основой для множества модификаций, да и не мог стать, поскольку задумывался как самолет узкоцелевого назначения. Тем не менее некоторые изменения в ходе производства в его конструкцию вносились. В частности, после выпуска первых 197 самолетов было усилено вооружение – вместо одного 12,7-мм синхронного пулемета стали устанавливать два. Предпринимались и попытки более радикального усиления. Опираясь на опыт создания Як-9Т, Яковлев попытался создать истребитель, вооруженный 37-мм пушкой, и на базе Як-3. Самолет, получивший обозначение Як-ЗТ, вооружили 37-мм мотор-пушкой Н-37 (боекомплект – 25 снарядов), представлявшей собой облегченный вариант НС-37 с уменьшенной начальной скоростью снаряда (с 900 до 690 м/с), но увеличенной скорострельностью (с 250 до 400 выстр./мин). Синхронные пулеметы заменили двумя 20-мм пушками Б-20С (боекомплект – по 100 снарядов). Возросшая масса оружия вынудила пойти на дальнейшее облегчение машины – вновь уменьшили запас топлива, сняли бронестекло и систему нейтрального газа. Для сохранения центровки кабину сдвинули на 0,4 м назад – как на Як-9Т. Однако испытания, начавшиеся в январе 1945 г., были неудачными, и в серии Як-ЗТ не строился. Вместо него в производство запустили Як-ЗП с тремя 20-мм пушками Б-20. Поставки таких самолетов начались в апреле 1945 г. Изготовили 596 Як-9П, но ни один из них на фронт попасть уже не успел.
На модификации Як-ЗТ аналогия со «старшим братом» Як-9 не исчерпывалась. Также была предпринята попытка создания высотной модификации Як-ЗПД с двигателем ВК-105ПД и нагнетателем Э-100. Вооружение при этом ограничили одной 23-мм пушкой НС-23. Опытный экземпляр Як-ЗПД вышел на испытания в феврале 1945 г., но их результаты оказались разочаровывающими. Потолок у этого «высотного» истребителя оказался ниже, чем у обычного Як-3 с ВК-105ПФ-2: самолет не мог нормально летать на высотах больше 9000 м, и 14 мая 1945 г. его доводку прекратили.
Появление нового мотора ВК-107А привело к попытке установить его и на Як-3 (снова аналогия с Як-9У). Первый из двух прототипов Як-ЗУ с таким двигателем вышел на испытания еще в январе 1944 г., но из-за проблем с доводкой мотоустановки они сильно затянулись. После устранения части дефектов Як-ЗУ показал отличные летные данные (правда, без установленного вооружения): скорость на высоте 5750 м достигла 720 км/ч, а высоту 5000 м он набирал за 3,9 минуты. Потолок достиг 11 800 м – как у лучших английских и американских перехватчиков. При этом маневренность осталась на уровне серийного Як-3: время выполнения виража составляло 17-18 с на высоте 1000 м и 24 с – на 5000 м.
Як-9УТ с мотором ВК-107А (заводской № 40-022 завода № 166). Самолет оснащен пушкой Н-37 и двумя синхронными орудиями Б-20. Государственные испытания. Апрель 1945 г.
Оставалась, правда, проблема перегрева воды и масла, что вынуждало летом летать с полностью открытыми створками радиаторов – а это, как ни крути, съедало 24 км/ч скорости. Еще большей проблемой была прочность, причем не только статическая всего самолета в целом, но и крепления обшивки к каркасу. Тем не менее в самом конце 1944 г. вышло постановление о запуске в серию на заводе № 31 самолета Як-ЗУ с мотором ВК- 107А, вооружением из трех 20-мм пушек Б-20 и дюралевым крылом. Реально построили всего 48 Як-ЗУ, сданных уже после войны – в конце 1945-го – начале 1946 г. Для мотора ВК-107А оказался более подходящим самолет Як-9У, имевший несколько другую центровку и более прочный планер.
Не увенчались успехом и попытки установить на Як-3 более мощные моторы других типов. В частности, в конце 1944 г. Яковлев вернулся к идее установки на свой истребитель мотора воздушного охлаждения М- 82ФН (АШ-82ФН) взлетной мощностью 1850 л.с., ранее опробованный на Як-7. Самолет, получивший обозначение Як-ЗУ (такое же, как и истребитель с ВК-107А), был построен в апреле 1945 г. и 12 мая впервые поднялся в воздух. Вооружение его состояло из двух 20-мм синхронных пушек Б-20С (боекомплект – 120 снарядов на ствол). Испытания подтвердили хорошие летные данные машины. Но вот противокапотажный угол – слабое место всех Як-3 – был еще меньше, чем у серийного самолета, и посадка даже без резкого торможения требовала повышенного внимания, усложнился и взлет. В конечном итоге программу закрыли. Еще раньше, в декабре 1944 г., вышел на испытания Як-3 с мотором ВК-108, развивавшим взлетную мощность 1850 л.с. (вооружение – одна 23-мм мотор-пушка НС-23 с боекомплектом 60 снарядов). Эта машина совершила всего пять полетов, после чего испытания прекратили по причине недоведенности двигателя. Однако она все-таки вошла в историю как самый быстрый советский поршневой самолет – 21 декабря 1944 г. на этом самолете была достигнута скорость 745 км/ч.
Еще одним интересным экспериментом стали работы по созданию на базе истребителей Яковлева самолета с комбинированной силовой установкой – дополнительным жидкостным ракетным двигателем (ЖРД). Разработка его была вызвана нарастанием разведданных о реактивных самолетах противника и союзников весной 1944 г. Как следствие, 22 мая вышло постановление Государственного Комитета Обороны, которым поручалось Яковлеву создать модификацию Як-9 с однокамерным ЖРД РД-1 конструкции В.П. Глушко. Этот двигатель, работавший на керосине и азотной кислоте, развивал тягу 270 кгс. Однако Яковлев рассудил по-своему и за основу взял не Як-9, а Як-3. Самолет, получивший обозначение Як-ЗРД, передали на испытания 22 декабря 1944 г., но их результаты оказались разочаровывающими. Эксплуатация ЖРД была крайне сложной, а работал он ненадежно. В мае 1945 г. двигатель РД-1 с электрическим запуском заменили на РД-1ХЗ с химическим запуском, но и это результата не дало. 15 августа, при подготовке к параду в Тушино, Як-ЗРД потерпел катастрофу…
Я к-ЗУ на фронт попасть уже не успел…
Як-ЗРД оказался не единственным «яковлевским» истребителем, на котором испытывались реактивные двигатели. Еще в 1942 г. прорабатывался вариант Як- 7Р с установкой двух прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) под крылом и одного ЖРД Д-1 в хвостовой части фюзеляжа. Но из-за недоведенности двигателей этот проект так и остался на бумаге. В марте – декабре 1944 г. испытывался Як-7б с двумя ПВРД ДМ-4С конструкции И.А. Меркулова, установленными под крылом. Включение реактивных двигателей обеспечивало прибавку скорости примерно в 20 км/ч. Но время их работы исчислялось несколькими минутами, а в выключенном состоянии «бочки» ПВРД существенно увеличивали лобовое сопротивление и «съедали» около 30 км/ч скорости. Так что дальше экспериментов дело не пошло. Гораздо более перспективными были турбореактивные двигатели (ТРД). Первый серийный реактивный истребитель Яковлева Як-15 представлял собой простейшую переделку Як-3, на котором взамен поршневого мотора по реданной схеме установили ТРД РД-10 тягой 800 кгс (копия немецкого ТРД BMW 003). Но создан он был уже в послевоенное время.
