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[TsAMO, f. NII VVS, op. 485655, d. 11, 111 i 113]
El Yak-7B con el motor potenciado M-105PF era un caza de
aviación frontal y se diferenciaba de su antecesor Yak-7B M-105PA
principalmente por la potencia de su motor, la cual aumentó de 1.050 a
1.180cv. El incremento de la potencia a nivel de suelo y a altitudes
medias se logró mediante el ajuste del regulador automático de
supercompresión R-7 subiendo la presión de 910 a 1.050 mmHg.
Para
garantizar el funcionamiento estable en régimen potenciado, se
reforzaron los dedos de los pistones y se modificó el reglaje de los
carburadores. Básicamente no había otras modificaciones de diseño que
diferenciaban el M-105PF del M-105PA (para mayor información, ver la
anterior parte, denominada “Yak-1
M-105PF”).
La iniciativa de potenciar el motor M-105PA (aumentando
la supercompresión) provenía del OKB de A.S. Yákovlev, el cual a
comienzos de 1942 con el avión de serie Yak-7A ¹22-11 realizó una serie
de experimentos, incrementando la presión de forma sucesiva: hasta 950,
luego hasta 1.000 y finalmente hasta 1.050 mm Hg. Dichos experimentos
también tenían por objetivo determinar en pleno vuelo la influencia
ejercida por este incremento de presión sobre la velocidad máxima y
otras características de vuelo, encontrando el óptimo.
Los resultados de estos experimentos resultaron muy
prometedores y sirvieron de base para tomar la resolución gubernamental,
encargando a V.Y. Klímov en el plazo muy breve efectuar el reajuste del
motor M-105PA del régimen de trabajo normal al régimen potenciado.
Aparte de instalar esta nueva versión del motor en el
Yak-7B (a partir de la serie ¹22), se llevaron a cabo una serie de
trabajos para mejorar la aerodinámica y reducir la masa de vuelo del
avión, principalmente rediseñando y aligerando elementos de la
estructura sin reducir sus coeficientes de resistencia y sin perjuicio
de las cualidades de vuelo y combativas del avión.
Las principales modificaciones fueron las siguientes:
- aligerada la carcasa del fuselaje;
- simplificado y aligerado el mecanismo de elevación del
asiento del piloto (el asiento solamente podía ser ajustado en tierra);
- instalado un nuevo respaldo del asiento, más ligero y
de tipo suave;
- el plexiglás de la cubierta de la cabina trasera (la
cubierta deslizable fue sustituida antes por una puerta que se abría a
estribor, ver “Yak-7A M-105PA”) fue sustituido por contrachapado;
- retirados los cierres para enganchar el avión en tierra;
- en el ala se aligeró la carcasa y el recubrimiento de
los pozos para las ruedas;
- estructura del fuselaje totalmente rediseñada;
- aligerado el tren de aterrizaje (retiradas las anillas
para remolcar el avión, instalados nuevos vasos superiores y nuevos
semiejes);
- fueron retiradas las lanzaderas de cohetes y su sistema
eléctrico;
- debido a la potenciación del motor, en el eje de la
hélice fue incorporada una anilla reguladora de revoluciones adicional.
Como resultado, el ángulo de fijación de las palas de la hélice (a
pequeño paso) fue incrementado de 20 a 23º;
- retirado el sistema de recarga neumática del cañón.
En cuanto al armamento, no había diferencias
con el
Yak-7B
M-105PA.
En cuanto a los equipos especiales, la única diferencia
consistía en que la cabina del piloto cumplía plenamente las exigencias
de la VVS para una caza con cabina estándar. En el informe sobre las
pruebas estatales del Yak-7B M-105PF constaba, que “tanto por su
diversidad y distribución, como por la calidad de montaje, el equipo
especial del Yak-7B se encuentra entre los primeros puestos de la lista
de aviones análogos, tanto soviéticos como enemigos” [TsAMO, f. NII VVS,
op. 485655, d. 113, l. 15].
Como resultado de las modificaciones, mencionadas
anteriormente y otras menos importantes, las características del avión
variaron de manera siguiente:
- la
masa de vuelo se redujo aproximadamente en 30kg;
- la
carga alar específica se redujo de 177 a 175,5kg/m2;
- la
carga especifica por unidad de potencia se redujo de 3,0 a 2,55kg/cv;
- la
velocidad máxima a nivel de suelo se incrementó en 14km/h (hasta
514km/h);
- la
velocidad máxima en la segunda frontera de altitud (3.650m) se redujo en
10km/h (hasta 570km/h) debido a la reducción de la cota de altitud del
motor de 4.000 a 2.700m. Por encima de la segunda frontera de altitud,
las características de vuelo del Yak-7B con el motor M-105PA y M-105PF
coincidían (las potencias entregadas por ambos motores a esta altitud
eran las mismas);
- el tiempo de ascenso hasta 5.000m se redujo de 6,5 a
5,8 minutos;
- mejoraron las características de pilotaje y la
maniobrabilidad en las figuras horizontales y verticales;
- el tiempo de viraje a 1.000m de altitud se redujo en
1-2 segundos;
- la ganancia de altitud en un giro de combate a altitud
inicial de 1.000m se incrementó en 100m.
El alcance del Yak-7 con M-105PF a velocidades cercanas a
las máximas, se redujo. Por ejemplo, a una velocidad de 0.9Vmax y en la
segunda frontera de altitud, el alcance se redujo de 700 a 645km. Pero
en regimenes de trabajo equivalentes (el M-105PF funcionando en las
mismas condiciones que el M-105PA) el alcance prácticamente no ha
variado.
En los Yak-7B M-105PF se cambió el rango de centrados de
explotación, siendo entre 15,2-19,0% de la cuerda media aerodinámica.
Esto se debió a la eliminación del depósito adicional en la cabina
trasera.
El desplazamiento del centrado hacia delante hizo
aumentar la estabilidad longitudinal, pero hizo disminuir el rendimiento
del timón de profundidad durante aterrizajes “sobre tres puntos” (ángulo
de aterrizaje de 27º en vez de 30º) y así mismo redujo el ángulo
anticapotaje hasta 22º10´ - 26º20´ (frente al mínimo permitido de
26º30´). Esto último fue un serio inconveniente, dado que impedía probar
el motor en tierra sin necesidad de aguantar la cola del avión para que
no se levante; además, en mayor medida reducía las posibilidades de usar
los frenos (a tope y de forma prolongada) para reducir la distancia de
aterrizaje. Por esto la distancia de aterrizaje ascendió a 620m
(bastante elevada).
Para solucionar los puntos débiles mencionados, el centro
de gravedad tenia que ser desplazado hacia atrás un 3-4% de la cuerda
media aerodinámica, pero para ello había que redistribuir los sistemas
del avión. Pero esto no estaba entre los planes del OKB dado que ya
estaba trabajando en la conversión del Yak-7B en el Yak-9: fue allí
donde se tenían que buscar soluciones radicales para una mejora
definitiva del centro de gravedad del avión.
Hubo también otros puntos débiles, por ejemplo:
1. Expulsión del aceite por la válvula de purga del
motor. El aceite ensuciaba el parabrisas de la cabina, los tubos de
escape y otras partes del avión, sobre todo cuando el depósito de aceite
se cargaba en exceso y cuando las temperaturas del agua y aceite estaban
por encima de 100ºC.
2. El intenso régimen de temperaturas del motor M-105PF.
En ascenso, con las tapas de los radiadores del agua y aceite
completamente abiertas, la temperatura del aceite alcanzaba su limite
máximo, y la del agua superaba el limite (a temperatura del aire
exterior de +15ºC). Como consecuencia, no se podía aprovechar a pleno
rendimiento la potencia nominal del motor (a 2.600rpm) y alcanzar el
régimen óptimo de la velocidad ascensional.
3. El consumo incompleto y asimétrico del grupo de
depósitos de combustible derecho e izquierdo. En el Yak-7B, fabricado en
mayo de 1943, este defecto se solucionó incorporando al sistema de
combustible una válvula de gasolina de tres posiciones en vez de dos (como
en la versión anterior). El piloto alternaba el consumo desde los grupos
de depósitos derecho e izquierdo (cambiando la posición de la válvula),
haciendo que el consumo de ambos grupos sea uniforme y completo.
4. El bajo alcance e insuficiente calidad de comunicación
de la radio (en ambos sentidos). Inicialmente el alcance fue el
siguiente:
- aire
y tierra: 50km;
- tierra
y tierra: 75-80km;
- aire
y aire: 15-20km.
Más adelante los defectos se iban solucionando gracias a:
- incorporación
de la toma de tierra en el radiotransmisor, conectándolo a “masa” del
avión;
- mejoras
de la calidad de metalización;
- el
total apantallamiento de la red eléctrica y de equipos eléctricos del
avión.
El Yak-7B ¹22-41 con el motor potenciado M-105PF pasó las
pruebas estatales en el NII VVS desde 30 de mayo hasta 9 de junio de
1942. Fueron realizados 36 vuelos con una duración total de 23 horas.
Las pruebas fueron llevadas a cabo por los pilotos de
prueba P.Y. Fedrovi (del OKB de A.S. Yákovlev) y A.N. Lázarev (de la
fábrica ¹153), ingenieros de pruebas A.T. Stepanets, K.V. Puzanov, A.G.
Aronov (del NII VVS), S.D. Evdokímov, P.S. Limar (del LII) y otros.
Se obtuvieron las siguientes conclusiones:
1. El incremento de la potencia del motor (sin
incrementar la masa) gracias al aumento de la supercompresión desde 910
hasta 1.050mmHg tuvo siguientes efectos:
a) aumentó la velocidad máxima del Yak-7B en 25-29km/h en
un rango de altitudes desde 0 hasta 2.800-2.000m; en 14-18km/h a 3.000m
de altitud; en 20-25km/h a 4.000m. A las altitudes superiores a 5.000m
la velocidad no había variado;
b) se redujo el tiempo de ascenso hasta 5.000m en un 10%
(como cifra media);
c) aumentó la ganancia de altitud en un giro de combate (a
una altitud inicial de 1.000m) en 100m o en un 11% (como cifra media);
d) se redujo la distancia de despegue en 50m o en 10-12%
(como cifra media);
2. El incremento de la supercompresión desde 910 hasta
1.050mmHg provocó un ligero aumento de las temperaturas del agua (hasta
5ºC) y aceite (hasta 12ºC).
3. El equipo especial del Yak-7B, por su diversidad y
distribución era de los más completos en comparación con los cazas,
tanto soviéticos como enemigos.
4. La calidad de fabricación y el nivel de
perfeccionamiento de los Yak-7B de la serie ¹22 de la fábrica ¹153
mejoró notablemente, pero aun así no se pudo alcanzar el debido nivel, a
pesar de que la fábrica ya llegó a producir más de 5-7 grandes series y
tuvo suficientes posibilidades para solucionar todos los defectos,
propios de la asimilación de la producción de serie [TsAMO, f. NII VVS,
op. 485655, d. 113, 82 y 106].
En el año 1943 en la fábrica de Novosibirsk fueron
llevadas a cabo pruebas de control de 13 aviones Yak-7B M-105PF [TsAMO,
f. NII VVS, op. 128661, d. 5, l. 12]. Tras realizarse estas pruebas, se
obtuvieron los siguientes datos:
1. A lo largo del año 1943 la masa de vuelo de los
aviones, como cifra media, se mantuvo sin variaciones (ascendiendo a
unos 3.000kg), con desviaciones de 15-16kg. Estas desviaciones dependían
de la disponibilidad o falta de los cristales blindados; también
dependían de las desviaciones en la tecnología del proceso de producción.
2. La velocidad máxima de los aviones de serie a lo largo
del periodo de su producción no sufría variaciones importantes y como
cifra media era:
- a
nivel de suelo: 531km/h (+12/-9km/h);
- en
la 1ª frontera de altitud: 567km/h (+10/-7km/h);
- en
la 2ª frontera de altitud: 588km/h (+8/-11km/h).
Las fluctuaciones de la velocidad máxima se explicaban
por una serie de factores. Los más significativos fueron:
- diferente calidad de producción de los aviones;
- desviaciones de la potencia nominal de los motores,
instalados en los aviones, principalmente a causa del diferente ajuste
de la presión de supercompresión, y etc.;
Las fluctuaciones de la potencia de los motores fueron
las siguientes:
- a nivel de suelo: 2,5%;
- en la 1ª frontera de altitud: 3,3%;
- en la 2ª frontera de altitud: 3,1%.
3. Las fronteras de altitud eran las siguientes:
- la 1ª: 1.580m (+300/-330m);
- la 2ª: 3.860m (+300/-450m).
Las muy elevadas desviaciones de la media de las
fronteras de altitud eran explicadas por el irregular funcionamiento del
supercompresor y del RPD (regulador de presión constante).
4. El tiempo de ascenso hasta 5.000m de altitud ascendía
a 5,7min (+0,6/-0,5min) a 2.600prm, y a 2.700rpm en 0,6 minutos menos.
En base al análisis de los datos obtenidos se concluyó
que en el año 1943 la fábrica de Novosibirsk cumplió las resoluciones
del KGO del 2 de noviembre y de 9 de diciembre de 1942, relativas a las
velocidades máximas del Yak-7B con el motor potenciado.
En el mismo 1943 se llevaron a cabo pruebas conjuntas (del
OKB y del LII) del Yak-7B de la serie ¹31 (¹31-01) con el motor
potenciado. Las principales diferencias de este avión fueron las
siguientes:
- la antena y su mástil fueron retirados dentro del
fuselaje;
- los bordes de ataque del ala y del estabilizador
pulidos al 30% de su cuerda aerodinámica;
- instalados los tubos de escape reactivos de dos modelos:
8 unidades del modelo de OKB y 12 del NII VVS. Los tubos fueron
cubiertos con los carenados, igual que en el Me-109;
- realizada una exhaustiva hermetización del cono de la
hélice y de todo el avión (para eliminar las corrientes de aire internas
que aumentan la resistencia aerodinámica);
- mejorado el ajuste de las piezas que entran en contacto
con la corriente del aire;
- tomadas medidas para lograr el completo pliegue de la
rueda de cola (del tamaño 300x125mm), además, su pozo se cerraba con dos
cubiertas;
- eliminadas las holguras (espacios) entre los timones, y
etc.
En el acta del LII del 15 de mayo de 1943 [TsAMO, f. 35,
op. 11287, d.1933] constaba lo siguiente:
1. El caza Yak-7B ¹31-01 con el motor potenciado, como
resultado de las medidas indicadas, tomadas para mejorar su aerodinámica,
alcanza una velocidad máxima mucho mayor en comparación con los aviones
de serie, en concreto:
- a nivel de suelo: 547km/h;
- a 4.000m de altitud: 612km/h;
Estas velocidades fueron record para los aviones Yak-7B.
Es evidente que un avión de serie cualquiera no era capaz de alcanzar
tales características.
2. El tiempo de ascenso hasta 5.000m de altitud se redujo
en 0,3 minutos.
3. La instalación de los tubos de escape, recomendados
por el NII VVS, en vez de los tubos del OKB, instalados en los aviones
de serie, aumentaba la velocidad máxima en 8km/h.
4. La ubicación del mástil y de la antena dentro del
fuselaje no fue una medida justificada, dado que el alcance de la radio
(con calidad de comunicación satisfactoria) se redujo aproximadamente a
la mitad, alcanzando solamente 45-50km. Debido a eso, se tuvo que
renunciar la ubicación interna de la antena y de su mástil, lo que
obviamente causó cierta reducción de la velocidad máxima.
Estas medidas, tomadas para mejorar la aerodinámica del
Yak-7B M-105PF le garantizaron una ventaja frente al Me-109G2 (de tres
armas) a nivel de suelo en 23km/h y a 1.000m de altitud en 16km/h. A
5.000m de altitud el Me-109G2 superaba al Yak-7B M-105PF en 23km/h. Por
encima de los 5.000 la ventaja en velocidad del Me-109G2 era aun más
notable y ascendía a 80km/h.
El Yak-7B M-105PF se producía en serie en dos fábricas:
en la ¹153 de Novosibirsk, desde agosto de 1942 (a partir de la serie
¹22) hasta diciembre de 1943 (hasta la serie ¹50), y en la fábrica de
Moscú ¹82, desde mayo de 1942 (a partir de la serie ¹1) hasta julio de
1944 (hasta la serie ¹28). Los aviones de la fábrica ¹82 tenían una masa
de vuelo superior en 25-30kg, mientras su velocidad máxima era inferior
en 15km/h, en comparación con los aviones de la fábrica ¹153.
En total fueron producidos 5.120 aviones Yak-7B M-105PF.
Por primera vez participaron en combates en agosto de 1942, en la zona
de Stalingrado.
La brigada del OKB de A.S. Yákovlev realizó directamente
en el frente una serie de medidas para mejorar la visibilidad trasera de
la cabina del Yak-7B M-105PF: fue “recortada” la joroba detrás de la
cabina, y su cubierta recibió la forma de “lágrima”. Desde 17 de
noviembre hasta 13 de diciembre de 1942, en el Frente Noroccidental, en
el 24ºIAP (bajo mando de F.I. Shinkarenko) de la 240ªIAD del 6ºVA se
llevaron a cabo las pruebas de ejercito para probar el caza en combates
reales.
Los resultados de estas pruebas fueron los siguientes: se
realizaron 242 vuelos de combate (en total sumando todos los aviones), y
en 6 combates aéreos fueron derribados 4 aviones enemigos (2 Me-109F, 1
He-126 y 1 FW-189). Los pilotos soviéticos perdieron 1 Yak-7B.
La cabina con la visibilidad mejorada recibió una
valoración positiva por parte de los pilotos y fue recomendada para ser
instalada en todos los cazas [TsAMO, f. 35. op. 11287, d. 1452].
Los cazas Yak-7B M-105PF, destinados para formar parte
del sistema de PVO, adicionalmente se dotaban de la radiobrújula RPK-10,
de un faro de aterrizaje FS-155 (instalado en la consola alar izquierda)
y de indicación luminosa de la posición plegada del tren de aterrizaje.
Del Yak-7B MPVO se producía uno cada 10, uno cada 100
aviones o en series de 5-10 unidades. Al sistema PVO se le suministraban
mensualmente 20 aviones Yak-7B. |
