Як-9Д построили в начале 1943 года и 14 января передали в НИИ ВВС. Ведущими на этапе государственных испытаний, завершившихся 28 февраля, были летчик В. Е. Голофастов и инженер И. Г. Рабкин. Помимо уже отмеченных преимуществ и недостатков новой машины, в акте НИИ ВВС отмечался скудный состав пилотажно-навигационного оборудования. В частности, указывалось на отсутствие радиополукомпаса и авиагоризонта, необходимых для длительных полетов на расстояние около 1000 км. Мала была и дальность радиосвязи (не более 60 км).
В ходе государственных испытаний провели несколько воздушных боев с трехточечным Ме-109Г-2, показавших, что на высотах до 3500 метров Як-9Д имел значительное преимущество в горизонтальном маневре перед «немцем». К концу второго виража «як» заходил в хвост «противнику» на дистанцию прицельного огня. При выполнении левых виражей Як-9Д заходил в хвост «мессершмитту» через два-три виража.
Истребитель сопровождения Як-9Д
На высотах от 3500 до 5500 метров преимущество Як-9Д в горизонтальном маневре постепенно уменьшалось, и на высоте 5500 метров они становились равноценными. На больших высотах преимущество оказывалось на стороне Ме-109Г-2. На высоте 7500 метров «немец» заходил в хвост «яка» через два-три виража.
Но бой на горизонталях считается оборонительным, иное дело противоборство на вертикалях. Як-9Д имел незначительное преимущество перед «мессершмиттом» лишь до высоты 2000 метров, и то в случае комбинации вертикального и горизонтального маневров. На высотах от 2000 до 3500 метров они были практически равноценны, но на больших высотах инициатива переходила в руки немецкого пилота. Уходил «немец» от «яка» и на пикировании. В итоге военные испытатели пришли к выводу, что Як-9Д до высоты 5000 метров может успешно вести наступательный воздушный бой с Ме-109Г-2, применяя комбинированный маневр как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Як-9Д не мешкая запустили в серийное производство.
Войсковые испытания трех Як-9Д проходили в 18-м иап (командир – Герой Советского Союза А. Е. Голубов) и в 20-м иап (командир – А. К. Петровец). Надо сказать, что к тому времени Як-9Д уже вовсю применялся в боевых действиях, причем далеко не по своему назначению. В частности, средняя продолжительность полета Як-9Д не превышала одного часа. По результатам же войсковых испытаний предстояло выработать рекомендации строевым пилотам по более эффективному использованию этих машин.
В 18-м полку кроме Як-9Д имелись две эскадрильи, укомплектованные истребителями Як-9 и Як-9Т. За время испытаний летчикам Як-9Д летать на сопровождение бомбардировщиков не доводилось, и вся боевая работа заключалась в поддержке наземных войск и борьбе с самолетами неприятеля. За месяц, начиная с 17 августа 1943 года, Як-9Д участвовали в семи воздушных боях, сбив два ФВ-190, один – Хе-111 и пару Ю-87. При этом потеряли один свой самолет, а другой был поврежден. Средняя же продолжительность полета была 1 час 14 минут. Главным же выводом по результатам войсковых испытаний Як-9Д стало пожелание военных использовать машину по своему прямому назначению на больших удалениях от аэродрома базирования и ни в коем случае не применять в смешанных с другими истребителями боевых порядках.
Более эффективными действия истребителей сопровождения признали в авиации ВМФ. В частности, на Балтике, где Як-9Д 21-го иап использовался для сопровождения торпедоносцев-топмачтовиков А-20 «Бостон» из 51-го минно-торпедного авиаполка (мтап).
Серийный выпуск самолетов в те годы обычно сопровождался внедрением тех или иных новшеств, что вынуждало заказчика проводить не только контрольные испытания боевых машин, но и дополнительные государственные. Не стал исключением и Як-9Д. Так, в феврале и марте 1944 года испытывались машины № 07–06 и № 08–85.
С марта 1943-го по июнь 1946 года выпущено 3058 истребителей Як-9Д.
В мае 1944 года на государственные испытания в НИИ ВВС передали опытный истребитель сопровождения Як-9ДД, созданный в соответствии с февральским 1944 года постановлением ГКО. Для этого на опытном заводе № 115 в Москве модифицировали серийный самолет Як-9Т № 09–89, выпущенный в декабре 1943 года заводом № 153 в Новосибирске.
В процессе переделки машины в крыле установили вместо четырех бензобаков общим объемом 420 литров – восемь, вмещавших 845 литров (по четыре в каждом полукрыле). Горючее, видимо, в первую очередь вырабатывалось из внешних консольных баков, что позволило сделать их без протекторов. Запас масла довели до 70 литров. Одновременно усилили нервюры с 13-го по 18-й, установив под топливными баками люки. В верхней же части обшивки несущей поверхности «вырезали» шесть лючков под заливные горловины баков
Вместо крупнокалиберной НС-37 поставили мотор-пушку МП-20 с боезапасом 120 патронов, применив общий с пулеметами гильзо– и звеньесборник.
Государственные испытания Як-9ДД прошел с 24 июля по 2 августа. Ведущими на этом этапе были инженер М. А. Пронин и летчик Ю. А. Антипов. Облетали истребитель В. Е. Голофастов, П. М. Стефановский и А. Г. Прошаков. За 25 дней выполнили 36 полетов общей продолжительностью 42 часа 5 минут.
По мнению летчиков-испытателей, самолет по технике пилотирования, включая штопорные свойства, остался в основном таким же, как и серийный Як-9Д. Увеличилась длина разбега, а угол набора высоты заметно снизился. Возросло и время выполнения горизонтальных фигур пилотажа, ухудшилась вертикальная маневренность.
В длительном полете (свыше двух часов) из-за высокого расположения педалей относительно сиденья и неудобной бронеспинки пилот быстро утомлялся. В связи с этим военные испытатели высказали пожелание сделать спинку кресла отклоняемой назад до полулежачего положения летчика. Так как продолжительность полета Як-9ДД могла превысить шесть часов, то потребовали изыскать в кабине место для термоса и бортового пайка, разместить писсуар по типу американского истребителя «Киттихаук».
Не забыли и о средствах навигации и связи, потребовав от промышленности, в частности, установить радиостанцию, обеспечивающую устойчивую связь при полете машины на полную дальность, радиополукомпас и авиагоризонт.
В ходе испытаний 7 июня Ю. А. Антипов выполнил полет по маршруту Чкаловская – Сталинград – Чкаловская протяженностью по прямой 1800 км, следуя на высоте 1030 метров со скоростью 351 км/ч.
В выводах акта по результатам государственных испытаний отмечалось, в частности:
«Самолет с данным запасом горючего соответствует назначению истребителя сопровождения и может быть использован как истребитель дальнего действия для самостоятельного выполнения задач в тылу противника летчиками, отлично подготовленными в штурманском отношении, при условии обеспечения указанными средствами навигации и связи, а также улучшения положения летчика в кабине».
В мае завод в Омске отправил первые самолеты на фронт, и по сентябрь 1945 года промышленность сдала заказчику 399 Як-9ДД. Сорок машин первых двух серий участвовали в войсковых испытаниях, проходивших с 9 марта по 25 апреля 1945 года в 368-м иап (командир – М. К. Жулин) 334-й иад 6-го бомбардировочного авиакорпуса.
