Истребитель Як-3

Собираясь рассказать о Як-3, мы долго думали, имеет ли смысл писать отдельную статью? Ведь историю создания его предшественника, истребителя Як-1, мы благополучно осветили в предыдущей статье Также подробно рассказали о том, как опытный И-26, явившийся пробой пера коллектива ОКБ Яковлева в создании истребителей, по мере накопления опыта эволюционировал в Як-3, ставший венцом развития поршневой истребительной авиации. Немного поразмыслили и... написали о Як-3 отдельную статью. Потому, что это совсем другой самолёт.

Як-3 являет собой бесспорное подтверждение диалектического постулата о переходе количества в качество, когда количество экспериментов и работ по доводке серийно выпускающейся машины по мере накопления опыта приводят к созданию качественно нового изделия. 

Доведя до совершенства аэродинамику самолёта, найдя оптимальные решения по облегчению конструкции, доведя мощность легендарного двигателя ВК-105П до 1300 л.с., оптимизировав систему вооружения из простой, надёжной, технологичной, но вполне себе заурядной строевой машины удалось создать лучший истребитель своего времени.

Як-1 был запущен в серийное производство в 1940 году практически в авральном режиме, так как на то время истребительный парк Страны Советов безнадёжно устарел. Коллективу ОКБ Яковлева удалось тогда  создать машину, далёкую от идеала, но способную на равных драться с опасным и умелым противником. 

Стоит заметить, что коллектив ОКБ и Александр Сергеевич лично постоянно получали отзывы о своём изделии "непосредственно от потребителя": неиссякаемым потоком с фронта в ОКБ шли письма от боевых лётчиков, воевавших на Як-1. Многие доработки машины делались "по мотивам" этих писем. Як-1 был настоящей "рабочей лошадью", вытащившей на себе всю тяжесть войны.

В 1942 году истребитель подвергся существенной модернизации. На Як-1Б установили более мощный форсированный двигатель, новое остекление кабины, улучшающее обзор. Серьёзной переделке подверглась и конструкция планера.

В воздушных боях с сильным и опасным противником сохранялся некоторый паритет. Даже появление новейших FW-190 существенно не изменило расстановку сил. Ситуация изменилась с появлением на фронте новейших Me-109 серии G. Тягаться с этими машинами стало довольно тяжело. 

Однако, в 1943 году произошло то, что кардинально изменило расстановку сил в небе. 17 сентября был представлен истребитель, являвшийся глубокой модернизацией Як-1Б, а по сути - совершенно новым самолётом. Были уменьшены размах и площадь крыла. Замена двигателя ВК-105 ПФ его дальнейшим развитием Вк-105ПФ-2 повлекла за собой существенные изменения в системе охлаждения. Были установлены новые масляный и водяной радиаторы увеличенной площади. Совместно со специалистами ЦАГИ была проделана работа по усовершенствованию внешних обводов. Масляный радиатор перенесён в корень крыла, водяной утоплен в фюзеляж. Уменьшилась площадь хвостового оперения. Масса самолёта уменьшилась на 300 кг, мощность двигателя  выросла, аэродинамическое сопротивление уменьшилось.
Убирающееся хвостовое колесо шасси было тому немалым подспорьем. По скоростным и маневренным характеристиками с новой машиной мог сравниться только не менее новый Ла-7 ОКБ Лавочкина, пошедшего по тому же пути при модернизации своего Ла-5.

Стоит отметить, что на этом этапе войны острый дефицит стали и дюраллюминия, стал менее ощутимым, что позволило заменять некоторые деревянные элементы конструкции. Так деревянные лонжероны крыла на Як-3 заменили стальными. Полотняную обшивку фюзеляжа заменили на фанеру.   

Иногда принятые решения шли вразрез с установившимися представлениями и вместе с тем были ошеломляюще простыми. Например, мотораму сделали неотъемной частью фюзеляжа. Это противоречило правилам технологического членения самолета, но давало экономию в весе. Существенный выигрыш был получен заменой громоздких деревянных лонжеронов крыла металлическими.

Вот отрывок из письма, полученного от фронтовиков, приводит в книге «Цепь жизни» генеральный конструктор Александр Сергеевич Яковлев.

«Лейтенант Александр Ершов на фронте всего месяц, летает на Як-3. За этот месяц он провел шесть воздушных боев и сбил десять самолетов противника... Однажды на восемь наших истребителей налетело тридцать «фокке-вульфов».

В этом бою Ершов плоскостью своего Яка отрубил хеост одному «фоккеру», а другой сбил пулеметно-пушечным огнем. На следующий день он летел вдвоем, взлетело шестнадцать «фокке-вульфов», в завершающем воздушном бою он сбил три истребителя».

А вот очень точная характеристика истребителя Як-3, опубликованная в английском авиационном журнале: «Главным назначением самолетов Як-3 было взаимодействие с наземной армией. Они поддерживали войска во время наступления Красной Армии, атакуя все самолеты противника, бомбя или обстреливая из пулеметов части противника на фронте».

Як-3 выполнял также функции истребителей сопровождения, эскортируя бомбардировщики Пе-2 или штурмовики. Кроме того, за десять минут до появления Пе-2 или штурмовиков над вражеским аэродромом Як-3 пролетали над этим районом и уничтожали самолеты противника на земле, сбивали их в воздухе или препятствовали их взлету. А затем, когда появлялись бомбардировщики, Як-3 прикрывали их от нападения истребителей противника.

Еще одной задачей был перехват. Летчики должны сидеть в самолетах в состоянии боевой готовности и взлетать всякий раз, когда они видят самолеты противника или когда по радиотелефону мм сообщат о появлении этих самолетов. Для решения этих задач требовался именно такой самолет, каким являлся Як-3, скороподъемный и скоростной перехватчик для малых высот.

Атакуя самолеты «Фокке-Вульф-190», он обычно не поднимался значительно выше 5 тыс. м. На этой высоте Як-3 имел наилучшие качества. Вблизи от земли Як превосходил противника, и многие немецкие летчики теряли скорость и разбивались, пытаясь следовать за ним в крутом вираже.

В результате получился законченный по форме и попросту красивый самолет. Кроме того, Як-3 был прост в управлении, пилотирование его оказалось легким, что также было очень важным для массового фронтового самолета.

Летные испытания нового истребителя подтвердили правильность заложенных в основу проекта идей, и в 1943 году Як-3 был запущен в серию. Так как по конструкции новый самолет был близок к строившимся тогда в больших количествах самолетам Як-1, то на заводе удалось быстро наладить массовое производство Як-3, даже без уменьшения количества поступающих на фронт истребителей.

Первые же встречи наших летчиков, пилотировавших Як-3, с немецкими «Мессершмиттами-109» и «Фокке-Вульфами-190» показали значительное преимущество новых советских боевых машин. В боях с самым легким немецким истребителем Ме-109 Як-3 заходил ему в хвост уже с первого разворота в вертикальной плоскости или после трех-четырех виражей по горизонтали; «Фокке-Вульф-190», как более тяжелый, проигрывал Яку еще больше.

Свидетельством признания высоких достоинств Як-3 служило и то, что его избрали для себя летчики французского полка «Нормандия — Неман», воевавшие плечом к плечу со своими братьями по оружию против фашистских захватчиков.

Як-3 неоднократно модифицировался. Менялось вооружение, двигатель. Так, например, первоначально самолет был вооружен одной пушкой ШВАК калибра 20 мм, установленной в развале цилиндров мотора и стрелявшей через полую втулку винта. Кроме того, на самолете стояли два пулемета УБС калибра 12,7 мм, стрелявшие через плоскость винта. В дальнейшем были установлены три пушки: одна — калибра 37 мм в развале цилиндров и две — калибра 20 мм вместо пулеметов. Мощность огневого залпа таким образом выросла в три раза.

Точно так же увеличивалась мощность двигателя. Сначала вместо ВК-105 ПФ (1250 л. с.) был установлен ВК-107А (1650 л. с.), а затем и BK-108 мощностью 1800 л. с. Примечательно, что модификация сопровождалась дальнейшей работой по снижению веса.

К концу войны истребители Як-3 с двигателем ВК-107Д уверенно перешагнули рубеж скорости в 700 км/ч. Максимальная скорость приближалась к 720 км/ч.

Летчики-испытатели НИИ ВВС, проводившие государственные испытания истребителя с двигателем ВК-107А, дали высокую оценку самолету, отметив, что он «...по максимальным скоростям, скороподъемности и вертикальной маневренности на всем диапазоне высот от земли до практического потолка, равного 10 300 м, является лучшим из известных отечественных и иностранных истребителей».

Самым быстроходным из советских истребителей с поршневыми двигателями несколько позднее стал Як-3 с двигателем ВК-108. На нем была превышена скорость 740 км/ч, то есть практически достигнут предел для поршневых самолетов. Дальнейший существенный прирост скорости полета был возможен лишь при переходе на принципиально новый вид двигателя — реактивный.

Серийное производство самолетов Як-3 продолжалось до 1946 года. Всего было выпущено около 4500 машин.

Теперь несколько слов о конструкции самой распространенной модификации самолета. Одноместный фронтовой истребитель Як-3 по схеме — свободнонесущий моноплан с убирающимся шасси. Двигатель жидкостного охлаждения ВК-105ПФ V-образный, 12-цилиндровый мощностью 1250 л. с. с металлическим трехлопастным воздушным винтом изменяемого шага типа ВИШ-105СВ.

Фюзеляж — ферменный, сварной из стальных труб, с обшивкой из дюралюминия в носовой части и фанеры — в хвосте. Моторама выполнена как единое целое с фермой фюзеляжа. Фонарь летчика каплевидной формы, со сдвижной средней частью, которая при возникновении аварийной обстановки сбрасывалась в полете.

Крыло двухлонжеронное, с фанерной обшивкой, воспринимающей силовую нагрузку. Между лонжеронами расположены два бензобака емкостью 120 л каждый. В средней части крыла установлен небольшой расходный бачок. Все три бака протектированы резиной для предотвращения вытекания бензина при простреле. Крыло снабжено посадочными щитками.

Хвостовое оперение свободномесущее. Киль и стабилизатор деревянные, с фанерной обшивкой, а рули дюралюминиевые, с полотняной обшивкой. Такую же конструкцию имели и элероны.

Шасси полностью убирающееся в полете. Главные стойки шасси с телескопическими масляно-воздушными амортизаторами убираются в вырез перед передним лонжероном крыла к оси самолета. В убранном положении ниши шасси закрываются щитками. Костыльное колесо убирается в фюзеляж назад по полету и также закрывается щитками. О положении шасси сигнализируют штыри («солдатики»), которые при выпущенном шасси выступают над верхней обшивкой крыла.

В кабине летчика, кроме обычных пилотажных и моторных приборов, ручки и педалей управления, установлены приемник и передатчик для радиосвязи, коллиматорный прицел и кислородный прибор. Стальная бронеспинка сиденья и заднее бронестекло обеспечивали защиту летчика от стрелкового огня и осколков.

Кабина в ночное время освещалась лампами ультрафиолетового облучения (УФО). Наружное светотехническое оборудование включало бортовые аэронавигационные огни (БАНО).

Самолеты имели камуфляжную окраску сверху и светло-голубую — снизу. Красные звезды с окантовкой наносились с боков фюзеляжа и снизу крыла. Винт черный, матовый. Окраска внутренних поверхностей кабины летчика темно-серая, приборной доски — черная.

Рис. 1.
1 — узел навески руля поворота, 2 — замок крепления съемных панелей «Дзус», 3 — посадочный щиток, 4 — штанга управления щитком, 5 — поводок, 6 — направляющие ролики, 7 — шарнир, 8 — тяга управления триммером, 9 — концевой узел навески элерона, 10 — средний узел навески элерона, 11 — качалка элерона и корневой узел навески, 12 — тяга управления элероном, 13 — заливная горловина бензобака, 14 — бензиномер (на левом и правом крыле), 15 — узел навески руля высоты, 16 — триммер руля высоты, 17 — качалка руля поворота, 18 — вырез в зализе стабилизатора, 19 — приемник воздушного давления (ПВД), 20 — водорадиатор, 21 — створка водора-диатора, 22 — маслорадиатор, 23 — створка маслорадиатора. 24 — «Гильзы МП», 28 — «Поднимать здесь», 25 — «Кислород 150 ат», 29 — «Не браться», 26 — «Воздух 50 ат», 30 — «Бортовой номер «310027», 27 — «Аккумулятор», 31 — «Место для козелка».

Рис. 2.
1 — механический указатель выпущенного положения главной стойки («солдатик»), 2 — поводок для подвески щитка, 3 — ушко для подвески стойки на замок, 4 — пневмоцилиндр уборки главной стойки, 5 — тормозной шланг, 6 — ломающийся подкос, 7 — механизм закрытия створки, 8 — лонжерон крыла. 9 — узлы навески щитков, 10 — воздушный винт ВИШ-105СВ и схема его маркировки (надписи красного цвета), 11 — ферма фюзеляжа, 12 — балансир руля высоты, 13 — тяга руля высоты, 14 — узел навески руля высоты, 15 — узел навески руля поворота, 6 — механизм закрытия створок костыля, 17 — резиновый амортизатор для открытия створок, 18 —• механизм стопорения костыля, 19 — отверстие для подъема фюзеляжа (закрыто заглушкой), 20 — пневмоцилиндр уборки костыля, 21 — образцы внешних надписей (надписи красного цвета, высота букв 20 мм).

Рис. 3.
1 — кислородный баллон, 2 — кран управления посадочным щитком, 3 — электрощиток, 4 — штурвал управления триммером руля высоты, 5 — кран уборки и выпуска шасси, 6 — рычаги управления системами двигателя, 7 — зеркало заднего обзора, 8 — прицел, 9 — кислородный прибор КПА-З-бис, 10 — поручни для вы-лезания из кабины, 11 — рукоятки перезарядки пулеметов, 12 — ручка механической перезарядки пушки, 13 — вентилятор, 14 — штурвал управления створками маслорадиатора, 15 — щиток управления радиостанцией, 16 — ручка управления самолетом, 17 — бронезаголов-ник, 18 — бронестекло, 19 — электрооборудование, 20 — тяга управления рулем высоты, 21 — ручка управления вентиляцией, 22 — привязные ремни, 23 — бронеспинка сиденья, 24 — приборы контроля работы двигателя, 25 — указатель скорости, 26 — высотомер, 27 — компас, 28 — указатель поворота и скольжения, 29 — часы, 30 — вариометр, 31 — радиостанция, 32 —• левая бортовая панель управления, 33 — правая бортовая панель управления.

Одноместный самолет-истребитель Як-3 — общая компоновка:

1 — воздушный винт изменяемого шага ВИШ-105СВ, 2 — храповик для запуска двигателя от аэродромного автостартера (через внутреннюю полость храповика проходит ствол автоматической пушки ШВАК), 3 — кок винта, 4 — расширительный бачок системы охлаждения двигателя, 5 — двенадцатицилиндровый V-образный двигатель ВК-105ПФ, 6 — механический указатель положения шасси («солдатик»), 7 — правое крыло, 8.— правый элерон, 9 — триммер элерона, 10 — правый пулемет калибра 12,7 мм, 11 — левый пулемет, 12 — передняя часть фонаря кабины пилота, 13 — прицел, 14 — средняя сдвигающаяся назад часть фонаря кабины пилота, 15 — бронещиток, 16 — задняя часть фонаря, 17 — антенна приемопередающей радиостанции, 18 — гаргрот верхний, 19 — узел крепления вертикального оперения, 20 — противовес руля высоты, 21 — лонжерон киля, 22 — руль направления, 23 — триммер руля направления, 24 — каркас руля направления. 25 — хвостовой аэронавигационный о-гонь (белый), 26 — руль высоты, 27 — стабилизатор, 28 — створка люка.убирающегося хвостового колеса, 29 — амортизационная стойка хвостового колеса, 30 — хвостовое колесо, 31 —- цилиндр уборки хвостового колеса, 32 — гаргрот нижний, 33 — обтекатель водорадиатора, 34 — элерон левый, 35 — каркас крыла, 36 — крыльевой аэронавигационный огонь (красный), 37 — приемник воздушного давления, 38 — лонжерон крыла, 39 — бензиномер, 40 — заливная горловина бензобака, 41 ■— узел крепления стойки шасси к лонжерону крыла, 42 — щитки шасси, 43 — колесо основной стойки шасси, 44 — «ломающийся подкос» механизма уборки шасси, 45 —- воздухозаборники, 46 •— подмоторная рама, 47 — выхлопные патрубки.