Первый опытный экземпляр истребителя Як-1М на государственных испытаниях.
Небольшие отличия были и в системе управления самолетом: так, педали опустили на 50 мм, изменили расположение тяг к рулю высоты.
Оперение сохранилось от Як-1, за исключением того, что передние лонжероны стабилизатора и киля присоединили к передним ребрам обтекателей, которые стали работать как продолжение лонжеронов.
По расчетам, полетный вес не должен был превышать 2650 кг, и с форсированным мотором М-105ПФ новый истребитель мог развить максимальную скорость 630–640 км/ч.
Вооружение сократили до минимума: мотор-пушка МП-20 (120 патронов) и синхронный крупнокалиберный пулемет БС (200 патронов), расположенный слева над двигателем.
Як-1М создавался в соответствии с решением Государственного Комитета Обороны (ГКО) от 9 декабря 1942 года, но не с двигателем М-106П, к тому времени успешно выдержавшим стендовые испытания, а с М-10бск, оснащенным двухскоростным нагнетателем. При этом ожидалось, что максимальная скорость (этот параметр тогда считался одним из главных для истребителя) возрастет до 670 км/ч на высоте 5500 метров.
Но двухскоростной М-10бск своим появлением запаздывал, и моторостроители предъявили односкоростной двигатель М-106-1ск, который осенью 1942 года установили на Як-9 (дублер опытного истребителя Як-7ДИ с мотором М-105ПФ). Однако заводские испытания самолета Як-9 с М-106-1ск, начавшиеся в ноябре 1942 года, выявили серьезные дефекты двигателя.
Механизм уборки щитка основных опор шасси.
Як-1М изготовили в полном соответствии с постановлением ГКО и приказом наркома авиапромышленности к 15 февраля 1943 года, но обещанный мотор так и не появился, и вместо него пришлось использовать испытанный в боях М-105ПФ. Правда, ожидать от него существенного улучшения летных данных не приходилось, и тогда А. С. Яковлев направил В. Я. Климову запрос о возможности форсирования двигателя путем увеличения наддува, на что главный конструктор двигателя ответил:
«На Ваш запрос <…> сообщаю: на основании испытаний моторов М-106, наддув на первой скорости <…> М-105ПФ может быть поднят до 1100 мм.
А на второй скорости из-за свойств топлива (из-за недостаточных антидетонационных свойств бензина 4Б-78. — Прим. авт.) наддув следует поставить 1050 мм с нормальным допуском.
Для возможности работы на разных наддувах нами спроектировано, испытано и облетано дополнительное устройство к регулятору наддува…»
Так была решена важнейшая задача на пути создания будущего Як-3 — увеличение мощности двигателя, реализованное в М-105ПФ2 (ВК-105ПФ2). Сразу следует оговориться, что инициатива Яковлева самым благоприятным образом отразилась на летных данных не только самолетов ОКБ-115, но и на истребителях С. А. Лавочкина и бомбардировщиках В. М. Петлякова.
Сравнительные данные моторов ВК-105ПФ и ВК-105ПФ2
Первый полет машины (летчик-испытатель П. Я. Федрови и ведущий-инженер М. А. Григорьев) состоялся 28 февраля 1943 года. Заводские испытания и доводка Як-1М с серийным двигателем М-105ПФ (без форсирования по наддуву до 1100 мм рт. ст.) и с винтом ВИШ-61П, по меркам военного времени, продолжались довольно долго — свыше трех месяцев, и лишь 7 июня самолет передали в НИИ ВВС. Ведущими по машине были летчик-испытатель А. Г. Прошаков и инженер А. Т. Степанец.
В ходе испытаний, завершившихся 22 июля, была получена скорость у земли 545 км/ч, а на высоте 4450 м — 632 км/ч, дальность на наивыгоднейшем режиме — 845 км, время выполнения виража на высоте 1000 метров — 15–17 секунд. По сравнению с серийным Як-1 № 2985 саратовского авиазавода пустой опытный Як-1М полегчал на 282 кг. Вес горючего сократили на 35 кг, а взлетный уменьшился на 245 кг. При этом при одинаковой мощности двигателя максимальная скорость у земли возросла на 37 км/ч, а на высоте — на 62 км/ч.
Выхлопные патрубки двигателя самолета Як-1М.
После получения разрешения В. Я. Климова на форсирование мотора по просьбе А. С. Яковлева в НИИ ВВС увеличили наддув М-105ПФ до 1100 мм рт. ст. путем регулировки РПД, но только на первой скорости нагнетателя. При этом рычаг переключения скоростей нагнетателя закрепили в положении «Первая скорость». Испытания, завершившиеся в августе того же года, подтвердили возможность форсирования двигателя и установки его на самолеты.
В сентябре 1943 года построили второй опытный экземпляр Як-1М «Дублер» с форсированным мотором М-105ПФ с индивидуальными реактивными выхлопными патрубками и винтом ВИШ-105СВ-01 диаметром 3 метра. Новый винт отличался от серийного ВИШ-105СВ более легкой втулкой и измененным «махоустойчивым» профилем на концах лопастей.
Вид на мотоустановку Як-1М снизу с установленными крышками капота:
1 — входные отверстия тоннелей маслорадиатора;
2 — всасывающие патрубки нагнетателя;
3 — слив бензина из коллекторов нагнетателя;
4 — заслонка маслорадиаторов;
5 — водорадиатор.
Рычаги управления винтом и газом двигателя разметили параллельно, что позволяло одним движением устанавливать необходимый режим работы силовой установки. Сняли храповик для запуска от автостартера, что не только облегчило машину, но и снизило ее аэродинамическое сопротивление. За время испытаний «Дублера» механизм винта ВИШ-105СВ-01 работал удовлетворительно, раскрутки и забросов оборотов винта выше допустимых не наблюдалось.
По сравнению с первым прототипом в крыле «Дублера» разместили четыре (вместо двух) протектированных топливных бака, изолированных от кабины пилота герметизированными перегородками, что повлекло за собой установку двух дополнительных металлических нервюр. Одновременно в консольных баках установили механические бензиномеры вместо электрического, находившегося в расходном баке. Четыре бака вмещали 275 кг горючего, что было на 5 кг больше по сравнению с предшественником. Емкость расходного бака уменьшили с 30 до 10 кг. Кроме этого, самолет был оборудован системой нейтрального газа 1-й зоны, работавшей с использованием выхлопных газов двигателя. Несмотря на протектирование и установку системы нейтрального газа, военные все же сочли защиту баков недостаточной.
