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Los cazas "Yak" en la Gran Guerra Patriotica

 

Yak-3 VK-107A (estructura mixta)

 

[F. NII VVS, op. 485716, d. 373.]

 

El avión experimental Yak-3 con estructura mixta, con el motor VK-107A y la hélice VISh-107LO de 3,1m de diámetro era una modificación del Yak-3 VK-105PF2 y se diferenciaba de éste básicamente por la instalación del motor VK-107A, más potente y con mayor cota de altitud.

 

La potencia al despegue del VK-107A era de 1.650cv, y la potencia nominal era de 1.500cv a 4.500m de altitud, frente a los 1.240cv a 2.100m de altitud del VK-105PF2.

 

Debido a la instalación del nuevo motor, en el diseño del avión y de su grupo hélice-motor se introdujeron las siguientes modificaciones básicas:

 

- cabina del piloto desplazada hacia atrás 400mm;

 

- reforzados los cilindros de los amortiguadores del tren de aterrizaje;

 

- cuaderna del motor modificada para instalar el motor VK-107A;

 

- capacidad del sistema de gasolina incrementada de 372 a 518L (390kg);

 

- el combustible se ubicaba en 4 depósitos principales y uno de distribución;

 

- la capacidad del deposito de aceite incrementada hasta 60L;

 

- colectores de escape, ubicados entre las hileras de los cilindros del motor, se cerraron en un carenado para ser enfriados mediante aire;

 

- el escape exterior se realizaba por medio de 12 tubos de escape independientes;

 

- el suministro del aire al supercompresor se efectuaba por delante.

 

El armamento estaba compuesto por 2 cañones sincronizados B-20S de 20mm con 120 proyectiles para cada uno.

 

El equipo especial no sufrió cambios, a excepción de los siguientes:

 

- se instaló la antena de un haz sin mástil en lugar de la antena de dos haces;

 

- se instaló el voltímetro;

 

- se instaló el generador GS-15-500 en lugar del GS-10-350.

 

El avión experimental Yak-3 VK-107A se construyó en dos ejemplares: el ¹1 y el “Dubler”.

 

La producción del ejemplar ¹1 terminó el 6 de enero de 1944. Estuvo pasando las pruebas de fábrica entre el 15 de abril y el 20 de noviembre de 1944 (el piloto en jefe P.Y. Fedrovi, el ingeniero en jefe A.M. Druzhinin, el mecánico O.V. Yanitskiy). Las pruebas de fábrica se llevaron a cabo con el armamento desmontado y con una masa de vuelo de 2.800kg. Se realizaron 38 vuelos con una duración total de 14 horas 50 minutos.

 

El motor VK-107A funcionaba de manera poco satisfactoria y quedó fuera de servicio en 3 ocasiones a causa de la insuficiente refrigeración del agua y del aceite. Por tanto, las pruebas de fábrica se convirtieron en trabajos para realizar mejoras del grupo hélice-motor, y solamente tras haberse realizado 25 vuelos se logró solucionar los problemas en el grupo hélice-motor, posibilitando continuar con las pruebas normales y registrar los parámetros de vuelo.

 

La masa de vuelo se incrementó hasta los 2.984kg. A pesar de este ligero incremento, el Yak-3 VK-107A seguía estando dentro de la categoría de un caza de baja masa y pequeñas dimensiones: su carga especifica sobre la unidad de potencia era de 2,0kg/cv, mientras que en caso del Me-109G-2 (de tres armas) este parámetro ascendía a 2,33kg/cv, y en caso del FW-190A-4 ascendía a 2,52kg/cv.

 

Una carga específica por unidad de potencia muy pequeña y la excelente aerodinámica garantizaban al Yak-3 VK-107A unas características de vuelo sobresalientes.

 

Las velocidades máximas funcionando el motor en régimen de potencia de combate (durante 30 minutos) eran las siguientes:

 

- a nivel de suelo: 611km/h;

- en la 2ª frontera de altitud (5.750m): 720km/h;

- a 5.000m de altitud: 706km/h.

 

Estas velocidades fueron records de velocidad.

 

El tiempo de ascenso hasta 5.000m de altitud era de 3,9 minutos. El techo práctico era de 11.800m. El tiempo de ascenso hasta alcanzar el techo práctico era de 24,7min.

 

La ganancia de altitud en un giro de combate a una altitud inicial de 1.000m era de 1.500m. Comparando este parámetro con los demás cazas, el “Yak” les superaba en siguientes proporciones:

 

- al Me-109G-2 (de tres armas) en 400m;

- al FW-190A-4 en 750-800m;

- al Yak-3 VK-105PF2 “Dubler” en 200m;

- al avión que tenia el mejor giro de combate, el Yak-9U VK-107A, en 100-150m.

 

El tiempo de viraje a 1.000m de altitud de era de 17-18seg, y a 5.000m era de 23-24seg.

 

Las características de despegue y aterrizaje del Yak-3 VK-107A en comparación con las del Yak-3 VK-105PF2 empeoraron en cierta medida: funcionando el motor en régimen de potencia de combate, el recorrido al despegar se incrementó de 275 a 345m, la distancia de despegue se incrementó de 800 a 940m, el recorrido al aterrizar incrementó de 485 a 590m.

 

El deterioro de las características de despegue se explica por el aumento de la masa de vuelo y por la reducción del número revoluciones de la hélice, pasando de 1.800 a 1.600rpm.

 

El incremento tan significativo del recorrido de aterrizaje se explica por el aumento de la velocidad de aterrizaje, pasando de 144 a 150km/h (debido al aumento de la masa de vuelo) y por la reducción del ángulo anticapotaje de 26º10´ a 23º30´, lo que limitaba el uso más efectivo de los frenos de las ruedas.

 

Las características de la barrena prácticamente no variaron: al poner los timones en posición para la salida, el avión salía de la barrena tras haber realizado dos vueltas y sin retardo.

 

En cuanto a las técnicas de pilotaje, el Yak-3 VK-107A era simple y accesible a pilotos con nivel de preparación medio en la misma medida que lo era el Yak-3 VK-105PF2.

 

El alcance de vuelo en régimen de alcance veloz relativo (a 0,9 de la velocidad máxima) [Hst = 4.750m, Vst = 509, n = 1.600rpm] hasta agotar por completo el combustible era de 1.060km, mientras que la duración de vuelo era de 2 horas 7 minutos.

 

En el avión experimental Yak-3 VK-107A se instalaron los cañones B-20, que por aquel entonces también eran los primeros ejemplares experimentales, mientras que sus sistemas de fijación eran de serie, diseñados para las ametralladoras UBS de 12,7mm. Durante las pruebas del armamento, tras haberse realizado 329 disparos se rompió el perno delantero del sistema de fijación del cañón derecho. Por esta razón el NII VVS los cañones B-20 solamente pasaron las pruebas terrestres.

 

El conjunto del equipo especial garantizaba el uso del avión en combate solamente de día y con referencias terrestres visibles. El alcance de comunicación bilateral de la radio (desde el avión) era de 100-105km, satisfaciendo las exigencias de la VVS.

 

Junto a las excelentes características de vuelo y tácticas, el avión experimental Yak-3 VK-107A tenía una serie de defectos que dificultaban su explotación.

 

De los defectos más serios se destacan los siguientes:

 

1. Pequeño ángulo anticapotaje (un 20,5º con el centrado de explotación delantero y un 23,5º con el centrado de explotación trasero, frente al mínimo permitido por las exigencias táctico-técnicas de 26,5º).

 

2. Insuficiente resistencia del avión (el fuselaje para el caso teórico “B” [casos extremos en sobrecargas] tenía una resistencia de 80%, y el estabilizador horizontal para el mismo caso “B” tenia una de 90%).

 

3. Los motores VK-107A tenían siguientes problemas:

 

- no llegaban a tener la vida útil acorde a las horas estipuladas en el pasaporte técnico debido a la destrucción de los cojinetes raíz del cigüeñal;

 

- junturas superiores de los cilindros eran poco fiables: hubo casos en que se produjeron escapes de gases;

 

- se detectaban vibraciones cuando las revoluciones del motor se variaban a bajas revoluciones (al retirar o al incrementar los gases). Esto excluía la posibilidad de realizar vuelos en regimenes económicos por encimas de las fronteras de altitud del motor, era la causa de los escapes en los radiadores y reducía la fiabilidad de funcionamiento del grupo hélice-motor;

 

- escape del aceite a través de la juntura frontal del eje del reductor causaba el ensuciamiento del parabrisas de la cabina del piloto, dificultando el vuelo con la cubierta cerrada e impedía usar el colimador. Además, el aceite penetraba en los carenados de refrigeración de los colectores de escape interiores, creando el riesgo de incendio.

 

4. El regulador de la supercompresión no permitía mantener la presión de supercompresión constante durante el ascenso. Cuando la supercompresión se regulaba en tierra a pk = 1.040mm Hg, al realizar el ascenso a 3.200rpm la presión de supercompresión se incrementaba arbitrariamente, alcanzando en la 1ª frontera de altitud los 1.090mm Hg y en la 2ª frontera de altitud una presión de 1.120mm Hg.

 

La alimentación del motor por el combustible se mantenía entre los márgenes normales solamente hasta los 8.000m de altitud. Volando más alto se detectaron variaciones de la presión de gasolina en un rango de 0,2-0,3kg/m2.

 

Por encima de los 8.200m se producía una caída de la presión de aceite por debajo del nivel mínimo permitido (3,5kg/m2).

 

5. Los sistemas de refrigeración del agua y del aceite no permitían realizar un ascenso continuo en régimen de la velocidad ascensional máxima con temperaturas del aire exterior a nivel de suelo de 30ºC o superiores: la temperatura del agua en la salida del motor alcanzaba los 117ºC (la máxima permitida era de 100ºC), mientras que la temperatura del aceite en la entrada del motor alcanzaba los 82ºC (la máxima permitida era de 70ºC).

 

Los sistemas de refrigeración tampoco podían garantizar un vuelo prolongado a máxima velocidad con las tapas de los radiadores, colocadas en posición “por la corriente” y con temperaturas del aire exterior a nivel de suelo de 15ºC o superior. La temperatura del agua saliente alcanzaba los 114ºC, mientras que la temperatura del aceite entrante alcanzaba los 78ºC. Se podía lograr mantener las temperaturas del agua y del aceite dentro de los límites permitidos abriendo las tapas de los radiadores respectivamente en 230 y en 285mm, pero esto causaba una reducción de la velocidad en 24km/h.

 

En el “Dubler” (el segundo avión) se solucionaron muchos de los defectos, detectados en el ejemplar ¹1.

 

La producción del “Dubler” terminó el 22 de enero de 1944. Este avión estuvo pasando las pruebas de fábrica entre el 25 y el 29 de enero de 1944 (el piloto P.Y. Fedrovi, el ingeniero en jefe E.G. Adler, el mecánico M.M. Shipanov). Se realizaron 5 vuelos con una duración total de 1 hora 45 minutos.

 

Las pruebas estatales del “Dubler” se realizaron en dos etapas: las pruebas básicas se efectuaron entre el 7 de febrero y 15 de mayo de 1944, y las pruebas adicionales (tras solventarse los defectos) entre el 13 de julio y 29 de agosto de 1944. En total se realizaron 44 vuelos con una duración total de 25 horas 41 minutos.

 

Las pruebas estatales se llevaron a cabo por la brigada del NII VVS, compuesta por los pilotos en jefe Y.A. Antipov y A.G. Proshakov, y el ingeniero en jefe G.A. Sedov. El avión también fue pilotado por P.M. Stefanovskiy y por otros pilotos de pruebas del NII VVS.

 

Durante las pruebas estatales (igual que durante las pruebas de fábrica) el motor VK-107A no funcionaba de manera satisfactoria y a menudo quedaba fuera de servicio (durante las pruebas estatales hubo 8 interrupciones, de las cuales cinco causaron la sustitución y reparación del motor).

 

La necesidad de mejorar el motor VK-107A y la inadaptabilidad del Yak-3 (por tener el ala de estructura mixta) para instalar un motor más potente y más pesado (debido a la insuficiente resistencia y pequeño ángulo anticapotaje) impedían una explotación normal del avión en las unidades operativas.

 

En el informe sobre los resultados de las pruebas estatales se sacó la siguiente conclusión: “El Yak-3 con el motor VK-107A por sus características de vuelo y tácticas principales en el rango de altitud entre tierra y el techo practico de 11.800m es el mejor caza de todos los cazas conocidos, soviéticos y extranjeros. El avión con semejantes características es indispensable para la VVS”. Al mismo tiempo se destacó que la gran cantidad de defectos importantes, sobre todo relativos al grupo hélice-motor, exigen mejorar el avión antes de comenzar su producción en serie [TsAMO, f. NII VVS, op. 485716, d. 373.].

 

HR_Crash / HR_Torero

 

 

 

 

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