Jakovlev Jak-3PD

Typ:  přepadová výšková modifikace frontového stíhacího letounu typu Jak-3

Určení:  ničení vzdušných cílů v rámci PVO

Odlišnosti od letounu Jak-3:

- instalace 1 285 hp výškového motoru typu VK-105PD (M-105PD) nebo 1 320 hp výškového motoru typu VK-105PV (M-105PV) na místo 1 240 hp motoru typu VK-105PF2 (M-105PF2)

- instalace systému pro vstřikování 50:50 směsi alkoholu a vody mezi jednotlivé stupně turbokompresoru. To snižuje teplotu vzduchu vstupujícího z turbokompresoru do motoru.

- instalace experimentální výškové vrtule typu VIŠ-105L-2, která je opatřena listy s dokonale vyleštěným povrchem, na místo vrtule typu VIŠ-105SV-02

- instalace kapsovitého lapače vzduchu turbokompresoru, která má ledvinovitý průřez, na břichu trupu, přímo před šachtami hlavního podvozku. Naproti tomu turbokompresor motoru předchozího modelu sdílel lapače vzduchu s chladičem oleje, které byly vetknuty do kořenů křídla náběžné hrany. Oválné lapače vzduchu oleje tohoto modelu proto nejsou rozděleny, vertikální přepážkou, na dva díly. Kromě toho mají odlišný tvar.

- instalace modifikovaného křídla s větším rozpětím (0,6 m) a plochou (o 0,5 m²)

- instalace 23 mm kanónu typu NS-23 se zásobou 60 nábojů mezi motorovými válci na místo 20 mm kanónu typu ŠVAK se zásobou 120 nábojů

- absence obou 12,7 mm synchronních kulometů typu UBS, instalovaných nad motorem

Historie:  V dubnu roku 1944 se konstrukční tým OKB A.S. Jakovleva pustil do prací na projektu výškové přepadové stíhací modifikace frontového stíhacího letounu typu Jak-3. Výškový Jak-3 vešel ve známost jako Jak-3PD a stejně jako výškové verze všech předchozích frontových stíhacích letounů značky „Jak“ počítal s motorem typu VK-105PD. Zmíněný motor byl předtím znám jako M-105PD a nebyl ničím jiným, než modifikací motoru typu M-105P s instalací dvoustupňového turbokompresoru typu E-100 z dílny V.A. Dolležala, který snižoval úbytek výkonu s rostoucí letovou výškou. Výzbroj výškového Jaku-3PD se měla se stávat ze dvou lehkých kanónů ráže 20 mm se zásobou 150 nábojů na hlaveň. Dle předběžných výpočtů měl tento model mít vzletovou hmotnost 2 650 kg, operační dostup 12 900 m a rychlost 715 km/h ve výšce 10 800 m, resp. 656 km/h ve výšce 5 000 m, resp. 540 km/h v přízemní výšce. Na výšku 5 000 m, resp. 10 000 m, měl přitom být schopen vystoupat za 4,8 min, resp. 10,8 min. Úvodní projekt výškového Jaku-3PD se konstrukčnímu týmu Jakovlevovi OKB podařilo dokončit ještě ten samý měsíc. Práce na detailním designu se rozeběhly na podzim roku 1944. Výškový Jak-3PD vznikl ve dvou prototypech. Ten druhý byl přitom dokončen ve vylepšené verzi Jak-3PV, která se vyznačovala instalací silnějšího motoru typu VK-105PV. Základem obou dvou zmíněných prototypů se staly sériové Jaky-3 z produkce závodu č.292 ze Saratova. Práce na prvním prototypu výškového Jaku-3PD se rozeběhly dne 15. září 1944. Zmíněný stroj přitom kromě výškového motoru typu VK-105PD obdržel též systém pro vstřikování směsi alkoholu a vody mezi jednotlivé stupně turbokompresoru a modifikované křídlo s větším rozpětím a plochou. Turbokompresor prvního prototypu výškového Jaku-3PD navíc využíval individuální lapač vzduchu. Výzbroj tohoto stroje se omezila, z hmotnostních důvodů, na jeden 23 mm kanón typu NS-23. Díky všem výše uvedeným úpravám vzletová hmotnost prvního prototypu výškového Jaku-3PD činila pouhých 2 616 kg. Do oblak se tento stroj napoprvé vydal, z VPD letiště Moskva-Chodynka, dne 5. února 1945. Před svým druhým letem, který se konal 18. dne toho samého měsíce, první prototyp výškového Jaku-3PD obdržel instalaci experimentální výškové vrtule typu VIŠ-105L-2 na místo vrtule typu VIŠ-105SV-02. Vzhledem ke ztrátě tlaku v palivovém systému se při druhém letu s tímto strojem podařilo dosáhnout výšky pouhých 9 000 m. Dne 19. února 1945 byl první prototyp výškového Jaku-3PD předán institutu LII. První etapou zkoušek u LII tento stroj prošel mezi 20. únorem a 5. květnem roku 1945. V jejich průběhu první prototyp výškového Jaku-3PD vykonal, mezi 23. únorem a 3. květnem, celkem 18 letů. Mezitím bylo nezbytné provést jednu výměnu motoru, kuli nálezu kovových hoblin ve filtru oleje a selhání turbokompresoru. Max. dosažená výška činila pouhých 11 500 m. Dle nejnovějších kalkulací měl přitom dostup prvního prototypu výškového Jaku-3PD činit celých 13 000 m. Letové zkoušky zmíněného stroje navíc sužovaly potíže s přehříváním vody a oleje ve výškách nad 10 000 m. K přehřívání vody a oleje přitom docházelo i v případě, kdy byly regulační klapky chladiče oleje a vody otevřeny na maximum. Z tohoto důvodu dne 14. května 1945 padlo rozhodnutí, aby byla první etapa zkoušek prvního prototypu výškového Jaku-3PD zastavena. Mezitím, dne 18. září 1944, se rozeběhly práce na druhém prototypu výškového Jaku-3PD. Tento stroj byl na rozdíl od prototypu prvního opatřen motorem typu VK-105PV. Zmíněný motor měl v porovnání s motorem typu VK-105PD vyšší výkon a byl opatřen turbokompresorem z experimentálního motoru typu Kolesov M-1. Kromě toho obdržel výškovou vrtuli typu VIŠ-105TL-2. Základem druhého prototypu Jaku-3PD se konkrétně stal letoun typu Jak-3 s v.č. 4419. Závodní zkoušky tohoto stroje se rozeběhly dne 29. září 1944 a byly završeny dnem 7. října toho samého roku. V průběhu závodních zkoušek druhý prototyp výškového Jaku-3PD vykonal, mezi 3. a 7. říjnem, celkem 6 letů s celkovou délkou trvání 2 h a 48 min. Posláním zmíněných letů se stalo prověření činnosti motoru a stanovení max. rychlosti a stoupavost ve středních výškách (do 6 500 m). Z výsledků zkušebních letů vyplynulo, že tento stroj dosahuje rychlosti 656 km/h ve výšce 5 525 m, resp. 617 km/h ve výšce 2 800 m, resp. 554 km/h v přízemní výšce. Zkušební lety druhého prototypu Jaku-3PD ale provázely potíže s nestabilním chodem pohonné jednotky. Po završení závodních zkoušek byl tento stroj předán zkušebnímu institutu LII. Další dolaďování motoru typu VK-105PV bylo realizováno na prototypu prvním. Zmíněný stroj tak po završení první etapy zkušebního programu u LII obdržel modifikovaný exemplář motoru typu VK-105PV s turbokompresorem typu E-100 z motoru typu VK-105PD a odvzdušňovacím ventilem, který sloužil k vypouštění nadbytečného vzduchu z turbokompresoru do atmosféry. Toto opatření mělo řešit potíže s nestabilním chodem (pulsováním) turbokompresoru ve velkých výškách a zmíněnému letounu umožnit překonat výškovou hranici 13 000 m. Změn ale doznal i systém chlazení. Jeho součástí se totiž stal separátor a difusor. Zlepšena byla též povrchová úprava křídla a ocasních ploch a hermetizace kokpitu. Takto modifikovaný první prototyp výškového Jaku-3PD měl vzletovou hmotnost 2 625 kg a zkouškami prošel mezi 2. červnem a 7. červencem roku 1945. Nejvyšší rychlosti tento stroj dosáhl dne 26. června, a to 710 km/h (ve výšce 11 000 m). Dne 6. července se zase s ním podařilo vystoupat nejvýše, a to na 13 300 m. Vedení aktivního vzdušného boje bylo s takto modifikovaným prvním prototypem Jaku-3PD ještě možné ve výškách 11 000 až 12 500 m. Pobyt ve výškách nad 13 000 m ale s tímto letounem nebyl možný bez dýchacího přístroje typu KPA-3bis a kyslíkové masky a speciálního výcviku. I přes tyto výkony se přepadový výškový Jak-3PD sériové výroby nedočkal.

Verze:  -

Vyrobeno:  dva prototypy (oba vznikly konverzí sériových Jaků-3)

Uživatelé:  žádní

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov VK-105PV (M-105PV) s max. výkonem 1 320 hp

Vybavení:   jeden střelecký zaměřovač

Výzbroj:     jeden 23 mm kanón typu NS-23 se zásobou 60 nábojů, instalovaný mezi řadami motorových válců

poslední úpravy provedeny dne: 19.2.2020