ПЕРВЫЕ ПРОТОТИПЫ
Первый вариант двигателя М-107П, рассчитанный на размещение в развале его цилиндров пушки, был создан еще перед войной. Тогда же за установку его на истребитель взялся опальный конструктор Д. Л. Томашевич, соратник Н. Н. Поликарпова. Затем М-107П пытались установить на ЛаГГ-3. Но ни И-110, ни машина С. А. Лавочкина испытания не выдержали, и главной причиной тому было недостаточное охлаждение двигателя. Да и мощность 1300 л.с. для перспективного истребителя была явно мала.
В ОКБ В. Я. Климова удалось форсировать двигатель по наддуву и установив на него новый приводной центробежный нагнетатель с поворотными лопатками В. И. Поликовского. В результате взлетная мощность мотора, получившего обозначение М-107А (ВК-107А) возросла до 1600 л.с., а номинальная — до 1500 л.с. на высоте 4500 м. Если М-105ПФ имел удельную мощность 34,5 л.с./л, то М-107А — уже 42,7 л.с./л. Постановлением ГКО № 2346 от 25 сентября 1942-го ОКБ В. Я. Климова обязали к середине ноября завершить 50-часовые испытания мотора М-107А и к концу года довести его ресурс до 100 часов.
Двигатель ВК-107А.
Следует отметить, что первым с двигателем М-107А построили Як-9, летные испытания которого начались в феврале 1943 года. Первый же Як-1М с двигателем М-107А, как следует из краткого технического описания завода № 115, построили весной, предположительно в марте 1943 года, поскольку вышеупомянутый документ датирован 17 апреля. Вооружение его сохранилось, как и на первом опытном экземпляре Як-1М с двигателем М-105ПФ, — одна мотор-пушка МП-20 и пулемет БС.
Сведений о его летных испытания обнаружить не удалось, но известно, что после заводских испытаний первый прототип Як-3 с мотором ВК-107А подвергли переделкам на опытном заводе № 115. Доработки в основном были связаны с заменой вооружения на два синхронных орудия Б-20С.
Опытный экземпляр Як-1 с мотором М-107А.
Работы продолжались с 22 ноября 1943-го по 6 января 1944 года, когда машину выкатили на аэродром. Чтобы выдержать требуемый противокапотажный угол, кабину пилота, как и на Як-9, сместили назад на 400 мм. На самолет установили облегченный винт ВИШ-107 с обтекателями комлей лопастей и изготовили два варианта всасывающих патрубков нагнетателя и входных туннелей маслорадиатора. Для испытаний подготовили также два варианта установки вооружения. 13 января 1944 года Як-3 № 1 с двигателем ВК-107А и снятым вооружением (взлетный вес 2800 кг) был поднят в воздух летчиком-испытателем генерал-майором инженерно-авиационной службы П. Я. Федрови (ведущий инженер — А. М. Дружинин).
В ходе заводских испытаний трижды меняли двигатели, выполнив 38 полетов обшей продолжительностью 14 часов 50 минут. Причиной тому было недостаточное охлаждение мотора. Фактически основные усилия испытателей были направлены на доводку силовой установки, и лишь после 25 полетов удалось приступить к снятию летных характеристик. К этому времени взлетный вес машины возрос до 2984 кг, но продолжал оставаться рекордно низким по сравнению с самолетами противника, а нагрузка на взлетную мощность двигателя у него не превышала 1,81 кг/л.с. В то же время у трехточечного Bf.109G-2 она составляла 1,95 кг/л.с., у Bf.109G-6 — 1,97 кг/л.с., а у FW.190A-4 и его варианта «А-8» — 2,52 кг/л.с.
Это, в сочетании с хорошей отделкой планера, позволило получить у земли скорость 611 км/ч, а на 2-й границе высотности (5750 метров) — 720 км/ч. Самолет поднимался на высоту 5000 метров за 3,9 минуты и за боевой разворот (с высоты 1000 метров) набирал 1500 метров, превзойдя Як-3 с мотором ВК-105ПФ2. Практический потолок машины составил 11 800 метров. По времени виража (17–18 секунд на высоте 1000 метров) самолет был сопоставим с Як-3 с двигателем ВК-105ПФ2. Правда, взлетно-посадочные данные ухудшились. Так, длина разбега возросла с 275 до 345 метров, а пробега — с 485 до 590 метров.
По технике пилотирования истребитель, как и его предшественник, был прост и доступен пилотам средней квалификации. Пилотажно-навигационное и специальное оборудование машины позволяло эксплуатировать его лишь в простых метеоусловиях при видимости земных ориентиров. Но был и положительный момент. Дальность устойчивой радиосвязи возросла как минимум до 100 км и отвечала требованиям заказчика.
В ходе заводских испытаний дали о себе знать и дефекты вооружения. После 329 выстрелов сломался передний шкворень крепления правой пушки. Помимо этого, отмечался недостаточный противокапотажный угол (20,5 — 23,5 градуса) при требуемом 26,5 градуса.
Компоновка Як-3 с мотором ВК-107А.
Общий вид Як-1 с двигателем М-107 — первого прототипа Як-3.
Схема бензопитания Як-1М с мотором М-107.
Но все эти достижения «тонули» на фоне тяжелого температурного режима и низкого ресурса двигателя. Свою негативную роль сыграла и плохая герметизация его трущихся частей. Достаточно сказать, что на высотах более 8200 метров падало давление бензина и масла ниже минимального предела 3,5 кг/см2. Спустя 16 дней после передачи первого экземпляра самолета на летные испытания, 22 января 1944 года, на аэродром выкатили второй прототип Як-3 ВК-107А «Дублер», как тогда было принято называть такие машины. На этом самолете изначально, еще на стадии проектирования и постройки, применили все технические решения, ставшие основой для переделок первого опытного экземпляра машины. Радикальным изменениям подверглись только фонарь кабины пилота, которому придали более обтекаемую форму, и установка вооружения с двумя опытными синхронными пушками Б-20. При этом полетный вес второго прототипа по сравнению с предшественником практически не изменился — 2932 кг. Соответственно одинаковыми были и летные данные. Максимальная скорость у земли Як-3 ВК-107А № 1 до модификации была равной 611 км/ч, а у № 2 — 610 км/ч (из-за неблагоприятных метеоусловий «Дублер» был облетан и проверен только на малых высотах). Заводские испытания, проведенные с 25 по 29 января 1944 года, показали, что основные дефекты, выявленные на первом прототипе, устранены и самолет может быть предъявлен на государственные испытания.
