Опытный Як-З смешанной конструкции с двигателем ВК-107Аи винтом ВИШ-107ЛО диаметром 3,1 м являлся модификацией Як-З ВК-105ПФ2 и отличался от него, главным образом, установкой более мощного и более высотного двигателя ВК-107А.

Взлетная мощность ВК-107А составляла 1650 л.с., а номинальная - 1500 л.с. на высоте 4500 м против 1240 л.с. на высоте 2100 м у ВК-105ПФ2.

В связи с установкой нового двигателя в конструкцию самолета и его винтомоторную группу внесены следующие основные изменения: кабина пилота сдвинута назад на 400 мм; усилены цилиндры амортизированных стоек шасси; моторама переделана под двигатель ВК-107А; емкость бензосистемы увеличена с 372 до 518 л (390 кг); горючее размещалось в четырех основных и одном расходном бензобаках; емкость маслобака увеличена до 60 л; выхлопные коллекторы, расположенные в развале двигателя, заключены в кожух для продувки коллекторов воздухом; наружный выхлоп осуществлялся через 12 отдельных выхлопных патрубков; забор воздуха в нагнетатель производился спереди.

Вооружение состояло из двух синхронных пушек Б-20С калибра 20 мм с боезапасом по 120 снарядов. Спецоборудование не изменилось за исключением того, что установлены однолучевая безмачтовая антенна вместо двухлучевой; вольтметр; генератор ГС-15-500 взамен ГС-10-350.

Опытный Як-З ВК-107А был построен в двух экземплярах: N1 и "Дублер". Производство экземпляра N1 закончено 6 января 1944 г., он проходил заводские испытания с 15 апреля по 20 ноября 1944 г. (ведущий летчик П.Я.Федрови, ведущий инженер А.М.Дружинин, механик О.В.Яницкий). Заводские испытания проводились со снятым вооружением при полетной массе 2800 кг. Было выполнено 38 полетов общей продолжительностью 14 ч 50 мин.

Двигатель ВК-107А работал неудовлетворительно и трижды выходил из строя, чему способствовало недостаточное охлаждение воды и масла. Поэтому заводские испытания самолета свелись по существу к доводке двигателя и ВМГ, и лишь после 25 полетов состояние ВМГ позволило проводить испытания со снятием летных характеристик. Полетная масса увеличилась до 2984 кг. Hесмотря на некоторое утяжеление, Як-З ВК-107А оставался истребителем малых массы и габаритов, его удельная нагрузка на мощность составила 2,0 кг/л.с., в то время как у трехточечного Me-109G-2 она была 2,33 кг/л.с., а у FW-190A-4 - 2,52 кг/л.с.

Hеобычно малая удельная нагрузка на мощность в сочетании с отличной аэродинамикой обеспечивали Як-З ВК-107А выдающиеся летные характеристики.

Максимальные скорости на режиме боевой мощности двигателя (тридцатиминутной) составляли: у земли - 611 км/ч, на 2-й границе высотности (5750 м) - 720 км/ч и на высоте 5000 м - 706 км/ч. Эти скорости были рекордными. Время набора высоты 5000 м - 3,9 мин. Практический потолок достигал 11 800 м. Время набора практического потолка - 24,7 мин. Hабор высоты за боевой разворот с начальной высоты 1000 м составлял 1500 м, что больше, чем у трехточечного Me-109G-2 на 400 м, FW-190A-4-на 750...800 м, Як-З ВК-105ПФ2 "Дублер" - на 200 м и лучшего по боевому развороту Як-9У ВК-107А - на 100...150 м. Время выполнения виража на высоте 1000 м составляло 17...18 с, а на высоте 5000 м - 23...24 с. Взлетно-посадочные свойства Як-З ВК-107А по сравнению с Як-З ВК-105ПФ2 несколько ухудшились: на режиме боевой мощности двигателя увеличились длина разбега с 275 до 345 м, взлетная дистанция с 800 до 940 м, длина пробега с 485 до 590 м. Ухудшение взлетных свойств объяснялось увеличением полетной массы и уменьшением числа оборотов винта с 1800 до 1600 об/мин. Значительное увеличение длины пробега объяснялось увеличением посадочной скорости со 144 до 150 км/ч (из-за увеличения полетной массы) и уменьшением противокапотажного угла с 26°10' до 23°30', что ограничивало возможность эффективного использования тормозов колес. Штопорные свойства практически не изменились: при даче рулей на вывод самолет выходил из штопора после двух витков без запаздывания. По технике пилотирования Як-З ВК-107А был прост и доступен летчикам средней квалификации в такой же мере, как и Як-З ВК-105ПФ2.

Установленные на опытном Як-З ВК-107А пушки Б-20 являлись первыми опытными экземплярами, а крепления для них - серийными, рассчитанными для пулеметов УБС калибра 12,7 мм. В процессе проверки вооружения после 329 выстрелов, сломался передний шкворень крепления правой пушки. Пушки Б-20 прошли в HИИ ВВС только наземные испытания.

Hа "Дублере" были устранены многие дефекты, выявленные на экземпляре N1. Производство "Дублера" закончено 22 января 1944 г., он проходил заводские испытания с 25 по 29 января 1944 г. (летчик П.Я.Федрови, ведущий инженер Е.Г.Адлер, механик М.М.Щипанов). Произведено пять полетов общей продолжительностью 1 ч 45 мин.

Государственные испытания, которые проходил "Дублер", проводились в два этапа: основные - с 7 февраля по 15 мая 1944 г. и дополнительные (после устранения дефектов) - с 13 июля по 29 августа 1944 г. Всего было выполнено 44 полета общей продолжительностью 25 ч 41 мин. По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение: Як-З с двигателем ВК-107А по основным летно-тактическим данным в диапазоне высот от земли до практического потолка 11 800 м является лучшим из известных отечественных и иностранных истребителей. Самолет с такими данными необходим для вооружения ВВС СА. Hо далее отмечалось, что большое число серьезных дефектов, особенно по ВМГ, требует доводки самолета до внедрения его в серийное производство . Следующей версияей самолета стал Як-З с двигателем ВК-107А и винтом ВИШ-107ЛО с металлическим крылом (самолеты головной серии NN 01-01, 03-01 и 04-01, построенные саратовским заводом в марте 1946 г.) являлся модификацией опытного Як-З с теми же двигателем и винтом и крылом смешанной конструкции, прошедшего госиспытания в HИИ ВВС в мае 1944 г. Модификация произведена в соответствии с постановлением ГКО от 29 декабря 1944 г.

На самолетах NN 03-01 и 04-01 были установлены две синхронные пушки Б-20С и одна мотор-пушка Б-20М с боезапасом по 100 снарядов, а на N 01-01 - две синхронные пушки с боезапасом по 120 снарядов; усилены спецфермы крепления оружия.

Для получения более объективной и полной оценки боевых и тактических качеств Як-З с металлическим крылом было проведено семь полетов на воздушный бой с Як-9 ВК-107А, "Кингкоброй" P-63C-1 и "Спитфайром" IX о взаимной пересадкой летчиков. В воздушном бою на горизонтальном и вертикальном маневрах на всех высотах Як-З ВК-107А практически не отличались от Як-9 ВК-107А, имели некоторое преимущество в вертикальном маневре над самолетом "Кингкобра" P-63C-1 и уступали истребителю "Спитфайр" IX при использовании последним 5-минутного режима.

Прочность Як-З с металлическим крылом была удовлетворительная: при пикировании до максимально допустимой скорости 720 км/ч по прибору с доведением перегрузки на выводе до нормированной эксплуатационной, равной 8,0, никаких разрушений, вибраций и деформаций силовых элементов конструкции самолета не наблюдалось. Однако жесткость лобовых зализов была недостаточной: при пикировании до скорости 650 км/ч по при- бору и более происходило выпучивание верхней части левого лобового зализа, Вооружение Як-З N04-01, состоявшее из одной мотор-пушки Б-20М и одной синхронной пушки Б-20С, недостаточно. Поэтому на всех серийных Як-З с ВК-107А необходимо было устанавливать вооружение, как на Як-З NN 01-01 и 03-01, а именно: одну мотор-пушку Б-20М и две синхронные пушки Б-20С с боезапасом по 120 снарядов на пушку.

Спецоборудовяние давало возможность выполнения полетов в дневных условиях при наличии видимости земных ориентиров. Отсутствие на самолете авиагоризонта, радиополукомпаса, посадочной фары, системы ультрафиолетового облучения кабины, прибора радипопознавания и установки для планово-перспектив- ной съемки ограничивало боевое применение самолетов. Дальность двухсторонней радиосвязи на самолетах, обору- дованных РСИ-6, однолучевой антенной с мачтой, не превышала 110 км вместо 120 км по нормам.

Запас кислорода в баллоне емкостью 2 л на высоте 7000 м обеспечивал полет при наличии прибора КПА-Збис в течение 1 ч 05 мин, что составляло 62% максимально возможной продолжи- тельности полета самолета на данной высоте против 75% по нормам.

Як-З NN 01-01 и 04-01 прошли на заводе N 292 контрольные заводские испытания в объеме приемо-сдаточных испытаний. 4 апреля 1946 г. в HИИ ВВС были предъявлены все три самолета Як-З NN 01-01, 03-01 и 04-01, на которых были проведены мероприятия по устранению дефектов в соответствии с постановлением ГКО от 24 августа 1945 г. Госиспытания проходили с 10 апреля по 20 мая 1946 г.

Выявлено большое число дефектов, в связи с этим 20 мая 1946 г. госиспытания были прекращены, и самолеты были отправлены в ЛИИ для доводки.

К этому моменту программа первого этапа испытаний была выполнена полностью на всех трех самолетах, за исключением испытаний установок вооружения на живучесть, которые остались незаконченными.

29 июня 1946 г. Як-З N 01-01 был предъявлен для продолжения госиспытаний. Остальные два самолета не предъявлялись. По данным ОКБ на Як-З N 01-01 был установлен новый двигатель и устранены основные дефекты, выявленные на первом этапе испытаний.

Испытания Як-З N01-01 были возобновлены 5 июля 1946 г. и закончены 30 июля 1946 г. (с 8 по 18 июля был перерыв для замены двигателя). По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение: 1. Модифицированные самолеты Як-З NN 01-01, 03-01 и 04-01 производства волжского завода с двигателями ВК-107А и металлическими крыльями госиспытания не выдержали по причине наличия большого числа серьезных дефектов. 2. Считать необходимым до проведения войсковых испытания Як-З с металлическими крыльями устранить на них основные дефекты, выявленные при госиспытаниях. 3. Считать возможным разрешить МАП подготовить для войсковых испытаний 30 самолетов с металлическими крыльями и тремя пушками с доработками, указанными в настоящем эаключении . Постановлением Совета Министров СССР от 20 августа 1946 г. предписывалось: 1. Ввиду того, что самолет Як-З с металлическим крылом выпуска завода N292 не прошел госиспытаний и не допускает установки мотор-пушек калибра свыше 20 мм, производство этих самолетов на заводе N 292 прекратить; 2. Обязать МАП (тов. Хруничева и директора завода N3 тов. Саладзе) выпустить в 1946 г. из имеющегося на заводе задела 75 самолетов Як-З с ВК-107А с металлическим крылом и устранить на этих самолетах все дефекты, выявленные при госиспытаниях 3-х самолетов, производства саратовского завода N292

Последней модификацией с ВК-107А стал цельнометаллический Як-З с двигателем ВК-107А и винтом ВИШ-107ЛО. Он являлся модификацией серийного Як-З с теми же двигателем и винтом и металлическим крылом. Модификация произведена ОКБ А.С.Яковлева в связи с тем, что после окончания войны со стороны заказчика (ВВС) к само- летам стали предъявляться более жесткие эксплуатационные требования.

Для модификации был взят головной серийный самолет Як-3 ВК-107А с металлическим крылом N70-03, построенный тбилисским авиационным заводом N31 в марте 1945 г. согласно постановлению ГКО от 29 декабря 1944 г. Этот самолет отличался от опытного Як-З с крылом смешанной конструкции следующим: крыло заменено на металлическое с дюралевой обшивкой; установлен улучшенный двигатель с дополнительной нагнетающей маслопомпой и модифицированным регулятором наддува; качалки управления рулем высоты установлены на шарикоподшипниках; запас горючего уменьшен с 518 до 470 л; снят расходный бачок бензосистемы; установлен маслорадиатор ОП-622 с увеличенной охлаждающей поверхностью.

По технике пилотирования цельнометаллический Як-З ВК-107А отличался от опытного Як-З ВК-107А смешанной конструкции более хорошей управляемостью, меньшими нагрузками на ручке управления от элеронов и руля высоты. Цельнометаллический Як-З ВК-107А, вооруженный двумя пушками Б-20, по мощности огня уступал Як-З ВК-105ПФ2 и Як-9У ВК-107А, модификации которых в соответствии с тактико-техническими требованиями на 1945 г. имели три огневые точки калибра не менее 20 мм. Установки мотор-пушки Б-20М и синхронной (левой) пушки Б-20С обеспечивали их надежную работу, но прочность спецфермы под переднее крепление синхронной пушки была недостаточной. Управление огнем оружия работало безотказно.

Самолет поступил в HИИ ВВС на госиспытания 11 мая 1945 г., проходил испытания с 25 мая по 9 июня 1945 г. По результатам госиспытаний было сделано следующее заключение: максимальные скорости удовлетворяют постановлению ГКО; остались неустраненными дефекты, выявленные на опытном Як-З ВК-107А смешанной конструкции, прошедшем госиспытания в мае 1944 г.; дефекты ВМГ не позволяют полностью использовать боевой режим двигателя в полете. Предлагалось устранить конструктивные и производственные дефекты до запуска самолета в серию. В 1945 году заводом N31 было выпущено 40 и в 1946 году - 8 цельнометаллических Як-З ВК-107А. С IV квартала 1945 г. по III квартал 1946 г. завод занимался доработкой выпущенных "по сборке" этих 48 самолетов для сдачи их заказчику.

Все работы по цельнометаллическому Як-З в конце 1946 г. были прекращены. Было решено двигатель ВК-107А ставить лишь на более приспособленный для этого Як-9У.

Модификация	Як-3 ВК-107
Размах крыла, м	9.20
Длина, м	8.55
Высота, м	2.42
Площадь крыла, м2	14.85
Масса, кг
пустого самолета	2346
нормальная взлетная	2984
Тип двигателя	1 ПД ВК-107А
Мощность, л.с.	1 х 1500
Максимальная скорость , км/ч
у земли	611
на высоте	720
Практическая дальность, км	1060
Скороподъемность, м/мин	1282
Практический потолок, м	11800
Экипаж	1
Вооружение:	две 20-мм синхронные пушки Б-20С с боезапасом по 120 снарядов.