Los aviones Yak-3
con motores VK-105PD y VK-105PV eran las modificaciones de los Yak-3
VK-105PF2 de serie y eran destinados a vuelos a gran altitud.
El Yak-3PD con
el motor VK-105PD
[Archivo del
OKB A.S. Yákovlev, NN 13G-4, -5, -6.].
En abril de 1944
el OKB de A.S. Yákovlev preparó el proyecto preliminar para el
caza-interceptor de gran altitud, con alta maniobrabilidad vertical y
horizontal. Se diferenciaba del Yak-3 de serie por su motor M-105PD
dotado de un supercompresor de dos etapas y pequeñas modificaciones en
el grupo hélice-motor.
Su armamento
estaba compuesto por dos cañones aligerados: 1 cañón-motor de 20mm y
otro sincronizado de 20mm, con 150 proyectiles para cada uno. Los datos
calculados eran:
- masa de vuelo:
2.650kg;
- techo práctico:
12.900m;
- velocidad
máxima a nivel de suelo: 540km/h;
- velocidad
máxima a 5.000m de altitud: 656km/h;
- velocidad
máxima a 10.800m de altitud: 715km/h;
- tiempo de
ascenso hasta 5.000m de altitud: 4,8 minutos;
- tiempo de
ascenso hasta 10.000m de altitud: 10,8 minutos.
El diseño en
detalle de esta versión con el motor VK-105PD comenzó en otoño de 1944.
Los datos calculados fueron precisados:
- masa de vuelo:
2.580kg;
- techo práctico:
12.500m;
- velocidad
máxima a 10.800m de altitud: 715km/h.
Para efectuar las
pruebas se modificó el Yak-3 ¹36-20, en el cual a finales de enero de
1945 sustituyeron el motor y aligeraron su estructura. El piloto M.I.
Ivanov realizó dos vuelos de prueba de corta duración para probar su
grupo hélice-motor en el Aeródromo Central: el primero el 5 de febrero
(con la hélice SV-02) y el segundo el 18 de febrero (con la hélice L-2).
A efectos prácticos la masa de vuelo era de 2.616kg (con 270kg de
combustible). El avión alcanzó una altitud de vuelo de 9.000m a partir
de la cual la presión de gasolina cayó hasta cero. A estas altitudes el
motor funcionaba con interrupciones. El 19 de febrero M.I. Ivanov
trasladó el avión al LII para continuar con las posteriores pruebas y
para ejecutar mejoras necesarias.
Entre el 20 de
febrero y el 5 de mayo de 1945 el Yak-3 ¹1012-43 con el motor VK-105PD
de la fábrica ¹466, dotado de supercompresor de dos etapas E-100
(relación de transmisión = 9,72) estuvo pasando las pruebas de vuelo y
estaba sometido a las mejoras en el LII.
Acorde al informe
del LII, el avión tenía siguientes particularidades:
- área alar
incrementado en 0,5m2 gracias al aumento de la envergadura en
0,6m;
- instalada la
hélice experimental VISh-105L-2 con 3,0m de diámetro y con palas pulidas
(masa de la hélice 127,2kg);
- tubo de
admisión del motor ubicado debajo del fuselaje por delante del túnel del
radiador de agua;
- motor dotado de
sistema de inyección de la mezcla de alcohol (50%) y agua (50%) entre
las etapas del supercompresor para reducir la temperatura del aire tras
el supercompresor;
- armamento
compuesto por un cañón-motor NS-23 con 60 proyectiles.
La masa de vuelo
era de 2.616kg con las siguientes cargas útiles:
- piloto: 90kg;
- gasolina:
270kg;
- mezcla de
inyección: 22kg;
- aceite: 30kg;
- munición:
23,1kg.
Entre el 23 de
febrero y el 3 de mayo se realizaron 18 vuelos (el piloto S.N. Anójin,
ingeniero en jefe E.F. Schwarzburg). En una ocasión se reemplazó el
motor debido a la aparición de virutas en el filtro de aceite y al fallo
del turbomanguito. Las pruebas se interrumpían con frecuencia debido al
funcionamiento del grupo hélice-motor poco fiable.
Funcionando el
motor al régimen nominal (pk = 1.050mm Hg, n = 2.550rpm) las velocidades
máximas con las tapas de los radiadores en posición “por la corriente”
eran:
- a nivel de
suelo: 503km/h;
- a 3.100m de
altitud (1ª frontera de altitud): 573km/h;
- a 10.850m de
altitud (2ª frontera de altitud): 692km/h.
Se alcanzó la
altitud de 11.500m. Al medir las velocidades ascensionales se obtuvieron
los siguientes datos:
- techo práctico:
13.000m;
- tiempo de
ascenso hasta 5.000m: 5,7min;
- tiempo de
ascenso hasta 10.000m: 13,2min (dos veces menos que en el Yak-3
VK-105PF2).
Se determinó que
en vuelo horizontal por encima de los 10.000m con el motor funcionando
en régimen nominal y con las tapas de los radiadores de agua y aceite
completamente abiertas la temperatura del agua salía de los límites
permitidos y se detectaron interrupciones periódicas del funcionamiento
del motor.
Debido a la
imposibilidad de lograr el correcto funcionamiento del motor, el 14 de
mayo se decidió finalizar la primera etapa de las pruebas.
Yak-3PD con el
motor VK-105PV
[Archivo del
OKB de A.S. Yákovlev, NN 13A-OKB-3; 13G-1, -2, -3; TsAMO, f. 35, op.
11287, d. 3471.]
Para crear esta
modificación se tomó el avión de serie Yak-3 VK-105PF ¹44-19 de la
fábrica ¹292. Este avión anteriormente estuvo sometido a modificaciones
en el OKB y estuvo pasando las pruebas de fábrica como patrón del Yak-3
para el año 1945. Entre el 20 y 28 de septiembre de 1944 se le reemplazó
el motor, instalando el M-105PV ¹7327-43, la hélice VISh-105TL-2, así
como se le incorporaron diversas modificaciones en el grupo hélice-motor
y se le hicieron reparaciones y el pintado de las superficies.
La masa de vuelo
se redujo de 2.685 a 2.678, el centrado se desplazó de 24,9 a 25,3% de
la cuerda aerodinámica media.
Las pruebas de
fábrica se efectuaron entre el 29 de septiembre y 7 de octubre de 1944 (el
piloto V.L. Rastorguev, el ingeniero en jefe A.N. Kanukov, el técnico
N.I. Makeev). El objetivo de estas pruebas fue verificar el
funcionamiento del nuevo motor dotado del supercompresor experimental y
determinar las velocidades máximas en función de altitudes y también las
velocidades ascensionales (se determinaban en altitudes de hasta
6.500m). Entre el 3 y 7 de octubre se realizaron 6 vuelos con una
duración total de 2 horas 48 minutos primero con la hélice VISh-105TL-2
y luego con la VISh-105SV-01 (fabricada en serie). Se obtuvieron las
siguientes velocidades máximas:
- a 5.525m de
altitud (2ª frontera de altitud): 656km/h;
- a nivel de
suelo: 554km/h;
- a 2.800m de
altitud (1ª frontera de altitud): 617km/h.
Debido al
funcionamiento inestable del motor se decidió enviar el avión al LII
para continuar con las pruebas y para mejorar el motor.
El Yak-3 VK-105PV
¹1006-43 con el supercompresor E-100 estuvo pasando las pruebas en el
LII entre junio y julio de 1945 (el piloto I.I. Shuneyko, los ingenieros
en jefe E.F. Schwarzburg y A.V. Evdokímov, de parte del OKB el ingeniero
en jefe K.N. Mkrtychan) [Este fue el avión que anteriormente estuvo
pasando las pruebas en el LII entre el 20 de febrero y el 5 de mayo (sustituyendo
el motor “PD” por el “PV”).]. El objetivo de estas pruebas fue
determinar la velocidad máxima en la 2ª frontera de altitud y el techo
del avión.
Las pruebas se
llevaron a cabo con armamento instalado (un cañón-motor NS-23) y
munición completa (60 proyectiles) con la masa de vuelo de 2.625kg y la
carga de 448kg:
- piloto: 90kg;
- gasolina:
270kg;
- mezcla de
inyección: 25kg;
- aceite: 30kg;
- munición: 33kg.
El área alar en
comparación con el área del avión de serie Yak-3 se incrementó en 0,5m2
gracias al aumento de la envergadura alar en 0,6m.
Antes de comenzar
las pruebas, en el LII se efectuaron los siguientes trabajos:
- montado el
sistema de traspaso de aire del supercompresor a la atmósfera. Este
sistema fue propuesto por el piloto-ingeniero del LII I.I. Shuneyko. Con
su instalación se solventó por completo el funcionamiento inestable del
motor (pompaje) y permitió efectuar vuelos por encima de los 13.000m con
funcionamiento del grupo hélice-motor correcto;
- para mejorar el
funcionamiento del sistema de refrigeración del agua, en el sistema de
agua se incorporó el separador y el difusor, diseñados por el LII;
- el ala y el
estabilizador de cola de nuevo fueron cubiertos por masilla y pintados;
- mejorada la
hermetización del tablero de instrumentos y de la parte móvil de la
cúpula de la cabina.
El 26 de junio de
1945 se alcanzó la velocidad de 710km/h a 11.000m de altitud (2ª
frontera de altitud). El 6 de julio se alcanzó el techo práctico de
13.300m. En altitudes de 11.000-12.500 gracias a la suficiente reserva
de potencia era posible realizar maniobras de combate (giros de combate
y virajes con grado de alabeo suficiente) manteniendo una buena
capacidad de control del aparato. Se destacó que los vuelos a
13.000-13.300m de altitud con la máscara de oxigeno KPA-3bis exigen un
entrenamiento especial para vuelos a gran altitud y respetar por parte
del piloto un estricto régimen.
El Yak-3PD no se
llegó a construirse en serie, pero en el LII continuaron con las
investigaciones. Por ejemplo, en marzo de 1947 se emitió el informe
sobre las investigaciones realizadas para determinar el funcionamiento
de los radiadores de agua y aceite a grandes altitudes con el avión
Yak-3PD y motor VK-105PV [Archivo del OKB de A.S. Yákovlev, N 13G-7.].
Los datos de los
radiadores de agua y aceite del Yak-3 con los motores VK-105PD y
VL-105PV se presentan en la tabla 5.2.
Tabla 5.2.
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