Jakovlev Jak-3 (I-30)

Typ:  frontový stíhací letoun; vývojový derivát letounu typu Jak-1 (I-26)

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

Odlišnosti od letounu Jak-1:

- instalace 1 285 hp výškového motoru typu M-105PD na místo 1 050 hp motoru typu M-105P. Zmíněný motor není ničím jiným, než modifikací motoru typu M-105P s instalací dvoustupňového turbokompresoru typu E-100. To si vyžádalo vnést změny do konstrukce olejové nádržky a olejového a palivového potrubí.

- instalace třílisté vrtule typu VIŠ-61P ŠA (VIŠ-61ŠA) s průměrem 2,60 m a max. šířkou listů 300 mm na místo třílisté vrtule typu VIŠ-61P s průměrem 3,00 m a max. šířkou listů 260 mm

- modifikované uložení motoru. Díky tomu je motor tohoto modelu možné velmi snadno vyměňovat přímo v polních podmínkách.

- modifikovaný palivový systém. Palivové nádrže tohoto modelu pojmou více paliva (383 kg vs 305 kg). Součástí palivového systému tohoto modelu se navíc stala spotřební nádržka.

- instalace nového křídla. Křídlo tohoto modelu má kovové (a nikoliv dřevěné) nosníky, menší rozpětí (9,74 m vs 10,00 m) a sestává se ze tří částí, a to pevné střední části s mírně záporným vzepětím a dvou odnímatelných vnějších částí s kladným vzepětím. Naproti tomu křídlo letounu typu Jak-1 je jednodílné a má kladné vzepětí v celém rozpětí. To si vyžádalo jednosektorové vztlakové klapky nahradit vztlakovými klapkami dvousektorovými. Zatímco vnitřní sektory vztlakových klapek se nacházejí na odtokové hraně pevné střední části křídla, jejich vnější sektory jsou umístěny na odtokové hraně odnímatelných vnějších částí křídla. Do náběžné hrany odnímatelných vnějších částí křídla tohoto modelu jsou navíc vetknuty automatické sloty.

- instalace dvou 20 mm kanónů typu ŠVAK uvnitř vnějších částí křídla, vedle vnitřních hran slotů. Instalace kanónů typu ŠVAK mezi motorovými válci a dvou 7,62 mm kulometů typu ŠKAS nad motorem přitom zůstala zachována.

- instalace snadno snímatelného vrtulového kužele

- instalace motorových výfuků s ejektory

- instalace nového pevného čelního štítku překrytu pilotní kabiny s neděleným zasklením. Naproti tomu pevný čelní štítek překrytu pilotní kabiny letounu typu Jak-1 má rozdělené zasklení a čtyři okénka.

- instalace nového kniplu v pilotní kabině. Knipl tohoto modelu má obdobnou konstrukci jako knipl německého letounu typu Bf109. Knipl tohoto modelu má podobu páky s tlačítky pro obsluhu zbraní nahoře a umožňuje ovládat zbraně bez nutnosti sejmutí levé ruky z plynové páky. Naproti tomu knipl předchozího modelu toto neumožňuje, přičemž jeho horní část má tvar prstence s tlačítky pro střelbu z kulometů a kanónu po stranách střední partie.

- instalace nových hlavních podvozků. Hlavní podvozky tohoto modelu mají přímé vzpěry ocelové konstrukce, zatímco vzpěry hlavního podvozku letounu typu Jak-1 mají podobu poloviny vidlice a jsou zhotoveny z duralu. Čep nápravy kol hlavního podvozku se navíc u tohoto modelu nachází na vnější straně kola, zatímco u letounu typu Jak-1 je umístěn na vnitřní straně kola. Kromě toho kola hlavního podvozku tohoto modelu mají větší rozměry (650 x 200 mm). Jedná se o shodnou konstrukci jako u letounu UTI-26-2 (Jak-7UTI).

- instalace nových dvířek šachet hlavních podvozků. Dvířka šachet hlavních podvozků tohoto modelu jsou řešena jako jednodílná, zatímco dvířka šachet hlavních podvozků letounu typu Jak-1 jsou trojdílná. Po jejich uzavření navíc vnitřní části šachet hlavních podvozků v oblasti spodní třetiny kol zůstávající nekryté. Naproti tomu u letounu typu Jak-1 se šachty hlavních podvozků uzavírají v celé délce. Jedná se o shodnou konstrukci jako u letounu UTI-26-2 (Jak-7UTI).

- instalace částečně zatažitelného ostruhového podvozku z letounu UTI-26-2 (Jak-7UTI) na místo pevného ostruhového podvozku. Po zatažení je přední část šachty ostruhového podvozku zakryta jednodílnými dvířky, která jsou uchycena k podvozkové noze.

- rozšířené vybavení o radiostanici typu RSI-4. Zmíněná radiostanice využívá dvě drátové antény, které jsou nataženy mezi stožárem uchyceným k hřbetu trupu, přímo za překrytem pilotní kabiny, a vrcholem svislé ocasní plochy.

Historie:  Ve druhé polovině 30. let tvořily páteř stíhacích letek VVS prakticky téměř výhradně dvouplošníky řady I-15 a jednoplošníky řady I-16 z dílny N.N. Polikarpova. Oba zmíněné letouny ale za nejmodernějšími stíhači německé Luftwaffe v podobě jednomotorových letounů řady Messerschmitt Bf109, se kterými měly tu čest se střetnout již v roce 1937 v občanské válce ve Španělsku, znatelně zaostávaly prakticky ve všech charakteristikách. To se přitom týkalo i dvouplošníků řady I-153 (vývojový derivát typu I-15), které začaly početnou flotilu letounů typu I-15 a I-16 doplňovat na konci 30. let. Aby toho nebylo málo, tak na konci 30. let byl vývojový potenciál zmíněných letounů již prakticky vyčerpán, zatímco typ Bf109 toho měl ještě hodně před sebou. V této souvislosti byla v roce 1939 celá řada sovětských leteckých konstruktérů pověřena vývojem stíhacího letounu nové generace. Dle specifikací, které schválil v prosinci roku 1938 samotný J.V. Stalin, měl sovětský protějšek německého typu Bf109 mít rychlost 620 až 650 km/h, operační letovou výšku 11 000 až 12 000 m a dolet 800 km. Výstup na výšku 10 000 m mu přitom neměl zabrat více než 11 min. Jeho výzbroj se měla sestávat z jednoho 12,7 mm těžkého kulometu typu UBS a dvou 7,62 mm lehkých kulometů typu ŠKAS. Zatímco pohon letounů řady I-15, I-15 a I-153 obstarávaly hvězdicové (vzduchem chlazené) motory, nástupce těchto strojů měl být poháněn, stejně jako německý typ Bf109, kapalinou chlazeným motorem. Kapalinou chlazená pohonná jednotka má totiž v porovnání s hvězdicovým motorem znatelně menší průměr. Díky tomu ji lze opatřit daleko štíhlejší a zároveň aerodynamičtější kapotou. Naproti tomu je méně odolná v boji. Dle původního zadání měl pohon sovětského Bf109 zajišťovat motor typu M-103 nebo M-103A z dílny V.J. Klimova. Později, v lednu roku 1939, ale před tímto motorem dostaly přednost silnější pohonné jednotky typu M-105 a M-106 z dílny toho samého konstruktéra. Z celé řady projektů na toto téma lze přitom mezi ty prioritní řadit projekty výškových stíhačů typu I-200 (budoucí MiG-1) z dílny N.N. Polikarpova a I-135 (Su-1) z dílny P.O. Suchoje a projekty stíhačů pro malé a střední výšky typu I-26 (budoucí Jak-1) z dílny A.S. Jakovleva, I-301 (budoucí LaGG-1/-3) z dílny S.A. Lavočkina, V.P. Gorbunova a M.I. Gudkova a I-21 z dílny M.M. Pašinina. Naproti tomu realizace projektů stíhacích letounů z dílny V.N. Beljaeva, M.R. Bisnovata, A.A. Borovkova a I.F. Florova, S.A. Kočerigina, S.G. Kozlova a S.A. Moskaleva měla pouze experimentální charakter. A.S. Jakovlevovi přitom zakázku na vývoj stíhacího letounu nové generace zajistily úspěchy prototypu dvoumotorového rychlostního letounu typu „Samoljot 22“, který postavil v roce 1938. Zmíněný stroj totiž již v průběhu závodních zkoušek ustanovil národní rychlostní rekord, který činil 572 km/h. To bylo navíc o více než 100 km/h více, než byl schopen letět řadový rychlostní bombardovací letoun typu Tupolev SB (ANT-40). Díky tomu se Jakovlev stal oblíbencem samotného J.V. Stalina. Jakovlev přitom projekt letounu typu I-26, na rozdíl od svých konkurentů, zpracoval a předložil hned ve čtyřech modifikacích, a to frontové stíhací modifikaci pro malé a střední výšky (I-26), dvoumístné modifikaci pro přeškolování pilotů (I-27 alias UTI-26), výškové přepadové stíhací modifikaci (I-28) a modifikaci vyzbrojené několika kanóny (I-30 alias I-26U). Práce na projektu letounu typu I-30, který byl v prosinci roku 1940 přeznačen dle nového systému značení na Jak-3, se rozeběhly dne 29. února 1940 a zpočátku probíhaly z iniciativy A.S. Jakovleva. Oficiálně byl vývoj tohoto stroje posvěcen až výnosem ze dne 4. března toho samého roku. Dle oficiálního zadání měl letoun typu Jak-3 mít rychlost 650 km/h ve výšce 7 000 m a praktický dostup 12 000 m. Termín předání prototypu tohoto stroje ke státním zkouškám byl stanoven na 1. leden 1941. Letoun typu Jak-3 vycházel z prototypu I-26-2. Měl však zcela nové křídlo, které mělo menší rozpětí a bylo řešeno jako třídílné (a nikoliv jako jednodílné). Křídlo Jaku-3 se sestávalo z pevné střední části a demontovatelných vnějších částí. Posledně uvedené přitom znatelně usnadňovalo přepravu tohoto stroje po zemi. Na náběžné hraně křídla Jaku-3 se navíc nacházely automatické sloty, které Jak-1 postrádal. Vztlakové klapky tohoto stroje byly řešeny jako dvousektorové (a nikoliv jako jednosektorové). Výzbroj tohoto stroje byla rozšířena o dva 20 mm kanóny typu ŠVAK. Zmíněné kanóny byly vestavěny do vnějších částí křídla, takže střílely vně otáčející se vrtuli. Výzbroj Jaku-3 se tedy sestávala ze tří 20 mm kanónů typu ŠVAK a dvou 7,62 mm kulometů typu ŠKAS. Díky tomu tento stroj měl bezkonkurenčně největší palebnou sílu ze všech stíhacích letounů sovětské výroby té doby. Palebná síla Jaku-3 přitom činila 4,28 kg/sec. Letoun typu Jak-3 ale obdržel též podvozky z letounu UTI-26-2 (Jak-7UTI). Kromě toho počítal s 1 300 hp motorem typu M-107 z dílny V.J. Klimova. Změnami ale prošel též palivový systém. Všechny výše uvedené úpravy nicméně sebou přinesly vzrůst hmotnosti proti řadovému Jaku-1 z 2 700 kg na 3 130 kg. V případě potřeby bylo však možné hmotnost zmíněného stroje srazit na 2 950 kg, a to demontáží křídelních kanónů. Práce na prvním prototypu stíhacího Jaku-3, který vešel ve známost jako I-30-1, se podařilo završit dnem 22. srpna 1940. Vzhledem k nedostupnosti plánovaného motoru typu M-107 byl tento stroj provizorně opatřen výškovým motorem typu M-105PD, který poháněl též přepadový Jak-5 (I-28), a vrtulí typu VIŠ-61P ŠA (VIŠ-61ŠA). Kromě toho měl zpočátku zkoušek instalováno jednodílné celodřevěné křídlo bez slotů. Z neznámých důvodů se závodní zkoušky prototypu I-30-1 rozeběhly až dnem 5. dubna 1941. Ke svému prvnímu letu se tento stroj vydal 12. dne toho samého měsíce. Protože zkoušky prototypu I-30-1 již od počátku provázely nepřekonatelného potíže s prototypovým motorem typu M-105PD, stejně jako zkoušky prototypu přepadového Jaku-5 (I-28), později tento stroj obdržel standardní 1 050 hp motor typu M-105P, který poháněl sériové Jaky-1, a standardní vrtuli typu VIŠ-61P. Současně byl opatřen novými vnějšími částmi křídla kovové konstrukce se sloty na náběžné hraně. V této konfiguraci se prototyp I-30-1 do oblak poprvé vydal dne 13. června 1941. Většinu letů zaměřených na prověření výkonnostních parametrů tento stroj provedl právě s motorem typu M-105P. V průběhu závodních zkoušek, které byly završeny dnem 17. června 1941, prototyp I-30-1 vykonal celkem 25 letů s celkovou délkou 13 h a 25 min. Nejvyšší rychlosti tento stroj dosáhl při druhém letu s motorem typu M-105P. Zatímco ve výšce 5 000 m se jej podařilo rozehnat na 584 km/h, v přízemní výšce bylo s ním tehdy dosaženo rychlosti 490 km/h. Po završení závodních zkoušek byl prototyp I-30-1 předán institutu NII VVS (vědecko-výzkumný institut VVS), za účelem realizace zkoušek státních. Státní zkoušky zmíněného stroje byly završeny dnem 3. července 1941. V průběhu státních zkoušek prototyp I-30-1 dosáhl nejvyšší rychlosti 571 km/h ve výšce 4 900 m. V přízemní výšce se jej podařilo rozehnat na 476 km/h. Na výšku 5 000 m byl tento stroj schopen vystoupat za 7 min. Praktický dostup prototypu I-30-1 byl stanoven na 9 000 m. V porovnání s druhým prototypem Jaku-1 (I-26-2), z něhož vycházel, byl tedy tento stroj o nějakých 14 km/h pomalejší. Toto byl přitom důsledek vyšší hmotnosti a většího aerodynamického odporu. Z toho samého důvodu měl prototyp I-30-1 v porovnání s letounem I-26-2 vyšší vzletovou rychlost (142 km/h). Naproti tomu délka dojezdu prototypu I-30-1 při přistání byla přibližně stejná jako u letounu I-26-2. Podvozky tohoto stroje byly totiž opatřeny účinnějšími brzdami. Instalace automatických slotů na náběžné hraně navíc sebou přinesla redukci min. rychlosti, a tedy i rizika pádu do vývrtky. Díky větší zásobě paliva měl prototyp I-30-1 v porovnání s prototypem I-26-2 větší dolet (975 km). Zavedení spotřební nádržky navíc sebou přineslo zlepšení dodávek paliva pohonné jednotce. Celkové hodnocení prototypu I-30-1 ze strany zkušebních pilotů bylo tedy kladné. Mezitím, v květnu roku 1941, byl dokončen též druhý prototyp Jaku-3. Zmíněný stroj byl znám jako I-30-2 a byl poháněn motorem typu M-105PD. Kuli usnadnění náběhu masové produkce jej Jakovlev opatřil, stejně jako prototyp první, jednodílným dřevěným křídlem bez slotů ze sériového Jaku-1. Kariéru prototypu I-30-2 ale předčasně ukončilo nepovedené nouzové přistání na letišti zkušebního institutu LII. Při zmíněném přistání se totiž překlopil „přes čumák“. Přitom přišel o oba dva hlavní podvozky, chladič vody a SOP. Kromě toho došlo k vážnému poškození křídla. Produkcí letounu typu Jak-3 byly jako první pověřeny závody č.292 (Saratov) a č.301 (Chimky u Moskvy), tedy závody, které se tehdy zabývaly produkcí Jaku-1. Dle výnosu ze dne 7. prosince 1940 měl výrobní program zmíněných podniků přejít na typ Jak-3 v prvním čtvrtletí roku 1941, po dodání 330-ti Jaků-1. Letoun typu Jak-3 se ale měl stát též součástí výrobního programu závodu č.83, který byl právě tehdy budován v Chabarovsku. Na základě výnosu ze dne 11. února 1941 měl navíc stíhací Jak-3 neprodleně nahradit ve výrobním programu moskevského závodu č.81 lehký bombardovací Jak-4. Do konce roku 1941 měl zmíněný podnik vyrobit celkem 250 Jaků-3. V následujícím roce mělo jeho brány opustit dalších 1 100 těchto strojů. Tyto velkolepé plány ale nakonec vzaly za své. Zahájení sériové výroby Jaku-3 bylo přitom nejprve posunuto na rok 1942. Poté byla produkce tohoto stroje zcela odřeknuta. Jedním z důvodů toho byl akutní nedostatek slitin hliníku. Dne 22. června 1941 totiž na SSSR nečekaně zaútočila německá armáda. Díky nepřipravenosti sovětské armády byl postup německé armády do nitra SSSR velmi rychlý. To si vyžádalo celou řadu výrobních závodů urychleně evakuovat za Ural. Celá řada výrobních závodů se tím navíc náhle ocitla na okupovaném území. Dalším důvodem odřeknutí výroby Jaku-3 byla skutečnost, že by přechod výrobního programu z typu Jak-1 na tento typ sebou přinesl pokles masových dodávek tolik potřebných frontových stíhačů na frontu. A to bylo považováno za nepřípustné. Kromě toho byla pilotáž letounů typu Jak-1 velmi jednoduchá a nečinila problémy i průměrným pilotům i bez instalace automatických slotů, což byla jedna z hlavních předností Jaku-3 před tímto typem. V roce 1942 byl prototyp I-30-1 modifikován, aby se mohl stát osobním strojem V.I. Stalina, mladšího syna tehdejšího sovětského vůdce J.V. Stalina, který tehdy zastával post velitele 434. IAP (stíhací letecký pluk). Zmíněná konverze spočívala v instalaci silnějšího 1 260 hp motoru typu M-105PF, redukci výzbroje na jeden 20 mm kanón typu ŠVAK se zásobou 160 nábojů a vyjmutím vnějšího páru palivových nádrží, což sebou přineslo pokles zásoby paliva z 383 kg na 270 kg. Všechny výše uvedené úpravy přitom vedly k poklesu hmotnosti z 3 130 kg na 2 725 kg. Díky tomu prototyp I-30-1 dosahoval lepších výkonů než při státních zkouškách. Tak např. rychlost tohoto stroje ve výšce 4 950 m činila 585 km/h. Zkoušky takto modifikovaného prototypu I-30-1 ale již v prosinci roku 1942 předčasně ukončila nehoda. Za zmíněnou havárii přitom mohla chyba pilota. Pilot se totiž s ním při vzletu odpoutal od VPD příliš brzy. Vzhledem k tomu, že krátce nato zasunul podvozek, při následném pádu na VPD došlo k poškození chladiče oleje a chladiče vody. Přestože se jednalo o opravitelné poškození, po tomto incidentu byl prototyp I-30-1 s definitivní platností vyřazen z provozu.  

Verze:

I-30-1 – první prototyp letounu typu Jak-3. Tento stroj byl zpočátku opatřen jednodílným dřevěným křídlem bez slotů, výškovým motorem typu M-105PD a vrtulí typu VIŠ-61P ŠA (VIŠ-61ŠA). Později však obdržel nové vnější části křídla s kovovou konstrukcí a sloty na náběžné hraně, motor typu M-105P a vrtuli typu VIŠ-61P.

I-30-2 – druhý prototyp letounu typu Jak-3. Tento stroj měl na rozdíl od prototypu prvního instalováno jednodílné dřevěné křídlo bez slotů, výškový motor typu M-105PD a vrtuli typu VIŠ-61P ŠA (VIŠ-61ŠA) po celou dobu zkoušek. Prototyp I-30-2 byl navíc opatřen dvěma malými chladiči oleje. Ty byly přitom vestavěny do střední části křídla. Naproti tomu jediný chladič oleje prototypu I-30-1 se nacházel uvnitř vanovitého krytu, který byl uchycen k břichu motorové kapoty. Olejové chladiče prototypu I-30-2 přitom využívaly podlouhlé štěrbinové lapače vzduchu, které se nacházely na náběžné hraně křídla, v oblasti mezi trupem a křídelními kanóny. Břicho motorové kapoty prototypu I-30-2 bylo tedy zbaveno vanovitého krytu olejového chladiče. Kromě toho mělo více aerodynamický profil. Odlišná byla též konstrukce PVD. Zatímco PVD prototypu I-30-2 „vyčnívala“ přímo z náběžné hrany pravé poloviny křídla, PVD prototypu I-30-1 byla instalována pod náběžnou hranou pravé poloviny křídla a měla tvar písmene „L“.

Vyrobeno:  dva prototypy (I-30-1 a I-30-2)

Uživatelé:  žádní

I-30-1

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov M-105P s max. výkonem 1 050 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač                   

Výzbroj:     jeden 20 mm kanón typu ŠVAK, instalovaný mezi řadami motorových válců, dva kanóny toho samého typu, vestavěné do vnějších částí křídla, a dva 7,62 mm synchronní kulomety typu ŠKAS, instalované nad motorem