Jakovlev Jak-3 VK-107A (Jak-1M M-107A)

Typ:  pokročilá modifikace frontového stíhacího letounu typu Jak-3

Určení:  primárně vybojování vzdušné převahy v prostoru linie, sekundárně ničení pozemních cílů v rámci přímé podpory pozemních vojsk

Odlišnosti od letounu Jak-3:

- instalace 1 500 hp motoru typu VK-107A (M-107A) na místo 1 240 hp motoru typu VK-105PF2 (M-105PF2). To si vyžádalo vnést změny do konstrukce motorového lože a současně zvětšit délku motorové kapoty o 100 mm.

- instalace vrtule typu VIŠ-107 na místo vrtule typu VIŠ-105SV-01

- instalace sedmi párů výfukových trubic na bocích motorové kapoty. U předchozího modelu z boků motorové kapoty vystupovalo jen šest párů výfukových trubic. Zatímco prvních šest párů výfukových trubic odvádí motorové spaliny z vnější strany motorových válců, dodatečný sedmý pár výfukových trubic vyvádí motorové spaliny z vnitřní strany motorových válců. Sběrné potrubí spalin z vnitřní strany motorových válců je chlazeno venkovním vzduchem. Ten je nasáván kapsovitým lapačem vzduchu, který vystupuje z hřbetu motorové kapoty, v oblasti za vrtulovým kuželem. Prostor motorové kapoty pak opouští jedním párem postranních štěrbinových výstupů, který se nachází za posledním párem výfukových trubic.

- instalace chladiče oleje typu OP-662, která má větší chladící povrch, na místo chladiče oleje typu OP-555

- zvětšená zásoba paliva vestavbou dalšího, druhého páru, nádrží do křídla

- umístění kokpitu o 400 mm dále od přídě trupu alá Jak-3T

- instalace modifikovaných křidélek s menší plochou

- instalace 20 mm kanónu typu B-20M zásobou 120 nábojů mezi motorovými válci na místo 20 mm kanónu typu ŠVAK zásobou 120 nábojů

- instalace synchronního 20 mm kanónu typu B-20S zásobou 120 nábojů nad motorem na místo dvou 12,7 mm synchronních kulometů typu UBS se zásobou 150 nábojů na hlaveň

Historie:  Pro letoun typu Jak-1M, který nebyl ničím jiným, než modifikací letounu typu Jak-1M M-105PF s odlehčenou konstrukcí a vylepšenou aerodynamikou draku, byly již od počátku zvažovány hned tři pohonné jednotky, a to M-105PF, M-106 a M-107A. Jako první se realizace dočkala modifikace tohoto stroje s instalací prvně uvedeného motoru. Zmíněný model byl vyráběn pod označením Jak-3 a byl poháněn 1 240 hp motorem typu M-105PF2, později známým jako VK-105PF2. Protože vývoj druhého uvedeného motoru, M-106, provázely vývojové problémy, jako druhá v celkovém pořadí vznikla modifikace Jaku-1M s instalací 1 500 hp motoru typu M-107A (zvažovaná modifikace tohoto stroje s motorem typu M-106 se nakonec realizace nedočkala). První prototyp zmíněného modelu vešel ve známost jako Jak-1M M-107A a od sériového Jaku-3 se kromě zástavby silnějšího motoru typu M-107A, který roztáčel vrtuli typu VIŠ-107, odlišoval též instalací dodatečného páru palivových nádrží uvnitř křídla a křidélek s menší plochou. Záměna motoru typu M-105PF2 motorem typu M-107A se přitom na vnějším vzhledu promítla přítomností kapsovitého lapače vzduchu na hřbetu motorové kapoty, který využíval systém chlazení sběrného potrubí spalin z vnitřní strany válců, a dodatečného, sedmého, páru motorových výfuků na bocích motorové kapoty. Ten odváděl spaliny z vnitřní strany motorových válců, zatímco předních šest párů výfuků vyvádělo spaliny z vnější strany motorových válců. První prototyp Jaku-1M M-107A byl vyzbrojen jedním 20 mm kanónem typu ŠVAK a jedním synchronním 12,7 mm kulometem typu UBS a byl dokončen dne 6. ledna 1943. Závodní zkoušky tohoto stroje se rozeběhly dnem 15. dubna toho samého roku. Pozemní testování a dolaďování prvního prototypu Jaku-1M M-107A bylo velmi zdlouhavé a zatáhlo se až do 2. října 1943. Z tohoto důvodu se tento stroj ke svému prvnímu letu nakonec vydal až dne 5. října toho samého roku. V průběhu závodních zkoušek, které byly završeny dnem 20. listopadu 1943, první prototyp Jaku-1M M-107A vykonal celkem 35 letů s celkovou délkou trvání 13 h a 40 min. Nejvyšší rychlosti tento stroj dosáhl dne 17. listopadu. Tehdy se jej podařilo rozehnat, v konfiguraci se vzletovou hmotností 2 800 kg, na 717 km/h, a to ve výšce 6 000 m. V přízemní výšce první prototyp Jaku-1M M-107A dosahoval rychlosti 605 km/h (resp. 612 km/h v režimu forsáže). Kladně byly u tohoto stroje hodnoceny nejen letové výkony, ale i dosah radiostanice, který činil 100 až 105 km. Díky vyšší hmotnosti a nižší rychlosti otáčení vrtule měl ale v porovnání se standardním Jakem-3 delší rozjezd při vzletu (345 m vs 275 m) a delší dojezd při přistání (590 m vs 485 m). Kromě toho u tohoto stroje při použití brzd při přistání hrozilo větší riziko překlopení přes „čumák“ než u standardního Jaku-3. Pohonná jednotka prvního prototypu Jaku-1M M-107A byla velmi nespolehlivá. Její chod navíc provázely silné vibrace. Za chodu závodních zkoušek tohoto stroje bylo kuli nějaké závadě nezbytné provést hned tři výměny motoru. Závodní zkoušky prototypu Jaku-1M M-107A byly završeny dnem 20. listopadem 1943. Mezitím bylo označení tohoto stroje změněno na Jak-3 M-107A. Závěrečná zpráva ze závodních zkoušek prvního prototypu Jaku-3 M-107A byla přitom podepsána dne 22. listopadu toho samého roku. Druhý prototyp tohoto stroje byl již znám jako Jak-3 VK-107A (označení motoru typu M-107A bylo v roce 1944 změněno na VK-107A) a byl dokončen dne 22. ledna 1944. Tento stroj se od prototypu prvního odlišoval zejména umístěním kokpitu o 400 mm dále od přídě trupu alá Jak-3T. Kromě toho obdržel překryt pilotní kabiny z letounu typu Jak-9U (Frank). Čelní štítek překrytu pilotní kabiny tohoto stroje měl však nedělené zasklení. Změn doznala též výzbroj. Výzbroj druhého prototypu Jaku-3 VK-107A se sestávala ze dvou synchronních 20 mm kanónů typu B-20S se zásobou 120 nábojů na hlaveň. Závodními zkouškami tento stroj prošel mezi 25. a 29. lednem toho samého roku. V průběhu závodních zkoušek druhý prototyp Jaku-3 VK-107A vykonal celkem 5 letů s celkovou délkou trvání 1 h a 45 min. Protože panovala nízká oblačnost, jeho výkonnostní parametry bylo tehdy možné prověřit pouze v malých výškách. V přízemní výšce přitom druhý prototyp Jaku-3 VK-107A dosahoval rychlosti 610 km/h. Část letů byla zaměřena na vyladění a prověření činnosti motoru typu VK-107A. Z výsledků zmíněných zkušebních letů vyplynulo, že motor typu VK-107A pracuje spolehlivě až do otáček 3 100 ot/min a že pozbývá nedostatků, které se podařilo objevit v průběhu zkoušek prototypu prvního. Po završení závodních zkoušek byl druhý prototyp Jaku-3 VK-107A předán institutu NII VVS (vědecko-výzkumný institut VVS), za účelem realizace zkoušek státních. První etapou státních zkoušek tento stroj prošel mezi 7. únorem a 15. květnem roku 1944. Letový program bylo ale nutné hned osmkrát přerušit kuli nějakému problému s motorem. Druhá etapa státních zkoušek druhého prototypu Jaku-3 VK-107A se rozeběhla dne 13. července toho samého roku, tedy téměř dva měsíce po ukončení etapy první, a byla završena dnem 29. srpna 1944. V průběhu obou dvou etap státních zkoušek tento stroj vykonal celkem 44 letů s celkovou délkou trvání 25 h a 41 min. Přestože měl druhý prototyp Jaku-3 VK-107A vyšší hmotnost než prototyp první (2 984 kg), což bylo z podstatné části zapříčiněno vyšší hmotností motoru, jeho letové výkony bylo možné považovat za vynikající, stejně jako ovladatelnost. Zmíněný stroj dosahoval rychlosti 720 km/h ve výšce 5 750 m, resp. 611 km/h v přízemní výšce. Na výšku 5 000 m byl schopen vystoupat za pouhých 3,9 min. Při stoupavé zatáčce dokázal nabrat 1 500 výškových metrů. Ve všech výše uvedených případech se přitom ve své době jednalo o takřka rekordní hodnoty Z hlediska nároků na pilotní dovednosti byl navíc přístupný i pro průměrné piloty. Na druhou stranu motor druhého prototypu Jaku-3 VK-107A měl velmi malou životnost, a to zejména kuli malé životnosti hlavního ložiska klikové hřídele. Ovládání plynové páky bylo nespolehlivé. Díky tomu bylo velmi problematické držet cestovní rychlost. Činnost motoru tohoto stroje navíc provázely silné úniky oleje. Unikající olej přitom mnohdy potřísnil čelní štítek překrytu pilotní kabiny, což významně ztěžovalo míření při střelbě. Produkcí letounu typu Jak-3 VK-107A byl pověřen, výnosem ze dne 29. prosince 1944, závod č.31 z Tbilisi, bez vyčkávání na výsledky státních zkoušek. Sériové stroje měly dle zmíněného výnosu být opatřeny, na rozdíl od prototypů, celokovovým křídlem. Volba na právě tento závod nepadla náhodou. Letouny typu Jak-3 VK-105PF2, které zde byly vyráběny, měly totiž lepší výrobní kvalitu, než letouny toho samého typu z produkce závodu č.292 ze Saratova. První sériový Jak-3 VK-107A (v.č. 317003) byl dokončen v březnu roku 1945 a dne 1. dubna toho samého roku byl předán OKB A.S. Jakovleva, za účelem realizace závodních zkoušek. Od druhého prototypu se tento stroj kromě instalace křídla celokovové konstrukce odlišoval též instalací modifikovaného motoru s dodatečným čerpadlem oleje a modifikovaným ovládáním, účinnějšího chladiče oleje typu OP-662 a duralových táhel výškovek na místo ocelových. Kromě toho byla u tohoto stroje snížena zásoba paliva z 518-ti l na 470 l. Zmíněný letoun navíc postrádal spotřební palivovou nádržku a stožár drátové antény radiostanice. Výzbroj prvního sériového Jaku-3 VK-107A se sestávala z jednoho kanónu typu B-20M a jednoho synchronního kanónu typu B-20S. Instalace dvou kanónů typu B-20 se přitom stala standardem pro všechny sériové stroje. Závodními zkouškami zmíněný letoun prošel mezi 12. dubnem a 10. květnem roku 1945. V průběhu závodních zkoušek se jej podařilo rozehnat, ve výšce 6 200 m, na 720 km/h. Po završení závodních zkoušek byl první sériový Jak-3 VK-107A předán institutu NII VVS, za účelem realizace zkoušek státních. Státními zkouškami tento stroj prošel mezi 21. květnem a 9. červnem toho samého roku. V průběhu státních zkoušek se s ním podařilo dosáhnout rychlosti 706 km/h ve výšce, resp. 604 km/h v přízemní výšce. První sériový Jak-3 VK-107A tedy mírně překonával neoficiální požadavek na rychlost 700 km/h ve výšce a 600 km/h v přízemní výšce. Na druhou stanu letové zkoušky prvního sériového Jaku-3 VK-107A sužovaly potíže s motorem a přehříváním vody a oleje při stoupání a při horizontálním letu max. rychlostí. S kritikou se ale setkala též palebná síla. Požadována byla instalace třetího kanónu ráže 20 mm. Přímou reakcí na potíže s přehříváním vody a oleje se stal chladič vody typu OP-554U a chladič oleje typu OP-700. Posledně uvedený chladič byl přitom odzkoušen mezi 8. listopadem a 3. prosincem roku 1945 na letounu Jak-3 VK-107A (v.č. 317003). Současně úpravami prošel systém chlazení sběrného potrubí spalin z vnitřní strany motorových válců. To se na vnějším vzletu promítlo posunutím hřbetního lapače vzduchu blíže k pilotní kabině. Teprve až tato opatření vedla k redukci teploty oleje na přijatelnou úroveň. V průběhu let 1945 až 1946 brány závodu č.31 opustilo celkem 48 Jaků-3 VK-107A, z toho 40 v roce 8 v roce 1946. Mezitím, na jaře roku 1946, byla zahájena montáž 30-ti Jaků-3 VK-107A ověřovací série v prostorách závodu č.292 ze Saratova. První tři z nich (v.č. 0101, 0301 a 0401) byly dokončeny v březnu toho samého roku. Zmíněné stroje měly zhotoveny z duralu nejen křídlo, ale i kýl SOP a stabilizátory VOP. Kromě toho byly opatřeny čelním štítkem polokapkovitého překrytu pilotní kabiny s rozděleným zasklením na čtyři okénka, motory typu VK-107A modifikovanými na základě zkušeností s jejich provozem na letounech typu Jak-9U (Frank), vylepšeným systémem chlazení sběrného potrubí motorových spalin, účinnějšími chladiči oleje a vody, prachovým filtrem v sacím ústrojí karburátoru a radiostanicí typu RSI-6 (na místo typu RSI-4), která využívala jednu (nebo dvě u letounu s v.č. 0301) drátovou anténu nataženou mezi hřbetním stožárem a SOP. Ploché čelní okénko čelního štítku polokapkovitého překrytu pilotní kabiny dvou z nich (v.č. 0301 a 0401) bylo navíc osazeno tabulí z neprůstřelného skla. Zatímco letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0401) byl vyzbrojen jedním kanónem typu B-20M a jedním kanónem typu B-20S, výzbroj Jaků-3 VK-107A (v.č. 0101 a 0301) se sestávala z jednoho kanónu typu B-20M a dvou kanónů typu B-20S. Státní zkoušky zmíněných tří strojů se rozeběhly dnem 10. dubna 1946. Z výsledků letových zkoušek vyšlo najevo, že výkonnostními parametry letouny typu Jak-3 VK-107A z produkce závodu č.292 za technickým zadáním mírně zaostávají. Tak např. ve výškách mezi 5 400 m a 5 900 m dosahovaly rychlosti 695 až 697 km/h, zatímco zadání požadovalo 700 km/h. K výstupu na výšku 5 000 m potřebovaly 4,2 až 4,5 min. Dle zadání měly přitom být výstup na tuto výškovou hladinu schopny zvládnout za 3,9 min. Dle hodnocení zkušebních pilotů byly „vývrtkové“ charakteristiky Jaku-3 VK-107A identické jako u méně výkonného Jaku-3 VK-105PF2. Naproti tomu ovládání křidélek a výškovek bylo namáhavější. To se naplno projevilo při simulovaných soubojích s importovanými stíhači typu Spitfire Mk.IX a Bell P-63C-1 Kingcobra (Fred). Zatímco za prvně uvedeným strojem sovětský Jak-3 VK-107A z produkce závodu č.292 zaostával horizontální i vertikální manévrovatelností, s druhým uvedeným strojem byl na tom zmíněný letoun z hlediska manévrovatelnosti stejně. Činnost motoru typu VK-107A navíc nadále provázely potíže se silnými vibracemi při ubírání plynu, poklesem tlaku v olejovém systému ve výškách nad 4 000 m a přehříváním vody a oleje. V jednom případě motor dokonce zcela přestal pracovat. S kritikou se ale setkal též palivový systém. Důvodem toho byl neúplný odběr paliva z nádrží, což byl ale defekt, který sužoval i jiné pístové stíhací letouny značky „Jak“. Dne 20. květnem 1946 byly proto státní zkoušky Jaku-3 VK-107A pozastaveny. Následně byly všechny tři zmíněné letouny předány LII k odstranění zjištěných nedostatků. Zatímco letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0101) do té doby vykonal 44 letů s celkovou délkou trvání 28 h a 32 min, letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0301) podnikl 42 letů s celkovou délkou trvání 25 h a 20 min, letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0401) si na své konto připsal 37 letů s celkovou délkou trvání 23 h a 50 min. K další etapě státních zkoušek byl předán pouze náležitě modifikovaný letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0101), tedy první sériový stroj. Druhou etapou státních zkoušek přitom první sériový Jak-3 VK-107A prošel mezi 5. a 30. červencem 1946. Období mezi 8. a 18. červencem ale strávil na zemi kuli výměně motoru. V průběhu druhé etapy státních zkoušek letoun Jak-3 VK-107A (v.č. 0101) vykonal celkem 17 letů s celkovou délkou trvání 9 h a 20 min. V jejich průběhu se podařilo odhalit, že úpravy, které byly mezitím vneseny do jeho konstrukce, nepřinesly kýžené výsledky. V závěrečné zprávě ze státních zkoušek ze dne 5. srpna 1946 proto stálo záporné hodnocení. Z tohoto důvodu byla krátce nato, výnosem ze dne 20. srpna toho samého roku, produkce Jaku-3 VK-107A v Saratově zastavena. Nakonec zde proto byly dokončeny jen tři výše uvedené zkušební stroje. Všechny rozestavené draky 30-ti letounů ověřovací série byly totiž následně sešrotovány. Výše uvedený výnos ze dne 20. srpna 1946 ale obsahoval též zadání na stavbu dalších 75-ti Jaku-3 VK-107A na lince závodu č.31 z Tbilisi. K jejich kompletaci měly přitom být využity rozpracované draky, které se nacházely na továrním skladě. Současně měly být u nich odstraněny všechny nedostatky odhalené v průběhu státních zkoušek. Nic z toho ale nakonec nebylo uskutečněno. Produkce Jaku-3 VK-107A v Tbilisi se tedy nakonec zastavila, jak již bylo uvedeno, na 48-ti exemplářích. Jedním z důvodů odřeknutí výroby tohoto modelu byla skutečnost, že se motor typu VK-107A více hodil pro letoun typu Jak-9 (Frank), neboť měl robustnější konstrukci. To spolu se skutečností, že bylo do jeho draku možné vestavět kanóny větších ráží, vedlo k tomu, že se ve výrobě udržel déle, než lehčí a výkonnější Jak-3.

Verze:  -

Jak-3 M-107A (Jak-1M M-107A) – první prototyp letounu typu Jak-3 VK-107A. Tento stroj byl ještě opatřen křídlem smíšené konstrukce. Od Jaku-3 VK-105PF2 se kromě zástavby motoru typu VK-107A (M-107A), který roztáčel vrtuli typu VIŠ-107, odlišoval též menší plochou křidélek a vestavbou dalšího, druhého, páru palivových nádrží do křídla. Výzbroj tohoto stroje se sestávala z jednoho 20 mm kanónu typu ŠVAK a jednoho synchronního 12,7 mm kulometu typu UBS. Do oblak se tento stroj napoprvé vydal dne 5. října 1943.

Jak-3 VK-107A (2. prototyp) – druhý prototyp letounu typu Jak-3 VK-107A. Tento stroj byl ještě opatřen, stejně jako prototyp první, křídlem smíšené konstrukce. Jeho kokpit se však nacházel o 400 mm dále od přídě trupu alá Jak-3T. Kromě toho obdržel překryt pilotní kabiny z letounu typu Jak-9U (Frank). Čelní štítek překrytu pilotní kabiny tohoto stroje měl však nedělené zasklení. Výzbroj druhého prototypu Jaku-3 VK-107A se sestávala ze dvou synchronních 20 mm kanónů typu B-20S se zásobou 120 nábojů na hlaveň. Závodní zkoušky tohoto stroje se rozeběhly dnem 25. ledna 1944.

Jak-3 VK-107A (sériový) – sériová modifikace letounu typu Jak-3 VK-107A. Tento model vycházel z prototypu druhého. Měl však křídlo celokovové konstrukce, modifikovaný motor s dodatečným čerpadlem oleje a modifikovaným ovládáním, účinnější chladič oleje typu OP-662 a duralová táhla výškovek (na místo ocelových). Kromě toho byla u tohoto modelu snížena zásoba paliva z 518-ti l na 470 l. Sériový Jak-3 VK-107A navíc postrádal spotřební palivovou nádržku. Výzbroj sériového modelu se sestávala z jednoho 20 mm kanónu typu B-20M a jednoho synchronního 20 mm kanónu typu B-20S.

Jak-3 VK-107A (celokovový) – pokročilá modifikace letounu typu Jak-3 VK-107A. U jediného prototypu tohoto modelu byl překližkový potah zadní části trupu nahrazen duralovým, plátěný potah směrovky i obou výškovek potahem z lehké hořčíkové slitiny, zvané Electron, a ocelové pneumatické akční členy vztlakových klapek duralovými, stejně jako ocelové komponenty systému řízení. Zmíněný stroj měl ale též menší zásobu paliva (420 l vs 470 l) a oleje (32 kg vs 40 kg). Jeho výzbroj byla identická jako u sériového modelu. Do oblak se prototyp celokovového Jaku-3 VK-107A napoprvé vydal dne 14. dubna 1946. Dne 11. května toho samého roku byl tento stroj předán NII VVS, za účelem realizace státních zkoušek. Státními zkouškami prototyp celokovového Jaku-3 VK-107A prošel mezi 25. květnem a 9. červnem roku 1946.

Vyrobeno:  jeden prototyp a 51 sériových strojů

Uživatelé:  žádní

Jak-3 M-107A (1. prototyp)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov VK-107A (M-107A) s max. výkonem 1 500 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač

Výzbroj:     jeden 20 mm kanón typu ŠVAK se zásobou 120 nábojů, instalovaný mezi řadami motorových válců, a jeden 12,7 mm synchronní kulomet typu UBS se zásobou 200 nábojů, instalované nad motorem

Jak-3 VK-107A (2. prototyp)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov VK-107A (M-107A) s max. výkonem 1 500 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač

Výzbroj:     dva 20 mm synchronní kanóny typu B-20S se zásobou 120 nábojů na hlaveň, instalované nad motorem

Jak-3 VK-107A (sériový)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov VK-107A (M-107A) s max. výkonem 1 500 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač

Výzbroj:     jeden 20 mm kanón typu B-20M se zásobou 120 nábojů, instalovaný mezi řadami motorových válců, a jeden 20 mm synchronní kanón typu B-20S se zásobou 120 nábojů, instalovaný nad motorem

* parametry letounu Jak-3 (v.č.0101) naměřené v průběhu státních zkoušek (duben až červen roku 1946)

Jak-3 VK-107A (celokovový)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov VK-107A (M-107A) s max. výkonem 1 500 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač

Výzbroj:     jeden 20 mm kanón typu B-20M se zásobou 120 nábojů, instalovaný mezi řadami motorových válců, a jeden 20 mm synchronní kanón typu B-20S se zásobou 120 nábojů, instalovaný nad motorem