Як-ЗРД представлял собой одноместный экспериментальный истребитель со смешанной силовое установкой и являлся модификацией серийного самолета Як-З N 18-20 с ВК-105ПФ2. Главное отличие Як-ЗРД состояло в том, что наряду с поршневым двигателем ВК-105ПФ2 на нем был дополнительно установлен в качестве ускорителя жидкостный ракетный двигатель РД-1 конструкции В.П.Глушко.
Двигатель РД-1 тягой в 300 кг установили в хвостовой части фюзеляжа под вертикальным оперением на специальной ферме и закрыли легкосъемным капотом, не выступавшим за об- воды фюзеляжа.
Керосин и окислитель (концентрированная азотная кислота) находились в двух специальных крыльевых баках. Запасы керосина 50 кг и кислоты 200 кг обеспечивали продолжительность работы РД-1 на режиме максимальной тяги в течение 3 мин. Hасосный агрегат размещался непосредственно за двигателем. Под полом кабины летчика находились фильтры керосина и кислоты, заправочные вентили, сливные пробки и бачок для сбора подтекающей кислоты. Вся система трубопроводов была загерметизирована. Автомат пуска двигателя РД-1 с электрическим зажиганием размещался в хвостовой части фюзеляжа. В связи с установкой РД-1 в конструкцию Як-З были внесены следующие основные изменения.
По планеру - в крыле оборудованы четыре (вместо двух) люка для размещения бензобаков и баков с компонентами для РД-1; руль направления срезан снизу; для сохранения площади руля направления его хорда увеличена; рули высоты также несколько срезаны в средней части; полотняная обшивка рулей заменена дюралевой.
По двигательной установке - двигатель ВК-105ПФ2 снабжен специальным приводом к насосному агрегату двигателя РД-1; емкости двух крыльевых бензобаков и расходного бачка уменьшены соответственно до 260 и 12 л (нормальный запас горючего - 200 кг), водяной и масляный радиаторы объединены в один агрегат и размещены в прежнем тоннеле водорадиатора; всасывающий патрубок двигателя сделан односторонним и выведен в левый лобовой зализ крыла.
По вооружению - вместо одной пушки ШВАК и двух синхронных пулеметов УБС установлена одна мотор-пушка HС-23 калибра 23 мм и боезапасом 60 снарядов. В результате полетная масса Як-ЗРД увеличилась и составляла 2980 кг.
Як-ЗРД изготовили в ОКБ А.С.Яковлева в одном экземпляре в декабре 1944 г. Он проходил заводские испытания с 22 декабря 1944 г. по 15 мая 1945 г. (летчик В.Л.Расторгуев, ведущий инженер по испытаниям Б.С.Моторин, механик H.И.Макеев). Был произведен 21 полет (с 22 января по 14 мая 1945 г.) общей продолжительностью 7 ч 11 мин, в том числе 8 полетов с использованием РД-1.
Установленный на самолете ЖРД РД-1 N009 конструкции В.П.Глушко наработал 18 мин 50 с и имел при этом 40 пусков, из которых три в полете. В процессе испытаний выяснилось, что электрическая система зажигания РД не соответствует заявленным данным и не обеспечивает необходимой высоты. РД-1 N009 заменили на РД-1Х3 N018 (с химическим зажиганием), который наработал 6 мин и имел 10 пусков, в том числе один пуск в полете. 14 мая в полете при пуске произошла вспышка, разрушившая сопло двигателя. По заключению В.П.Глушко, причиной явилось засорение пускового клапана стружкой, попавшей в двигатель при его сборке на заводе, и общая недоведенность пусковой химической системы. Плохо работала автоматика РД, не раз приводившая к непроизвольному выключению двигателя. Двигатели РД-1 и РД-1Х3 при земной регулировке тяги на 300 кг в полете на высоте недодавали в среднем 15 кг тяги.
При сравнении с исходным Як-З ВК-105ПФ2 из прироста скорости следует вычитать примерно 40 км/ч - снижение скорости из-за установки РД. (Исходный самолет до установки РД имел скорость 650 км/ч на высоте 5000 м).
Таким образом, при заданной постановлением ГКО скорости 780 км/ч 11 мая 1945 г. фактически была получена скорость 782 км/ч на высоте 7800 м.
В связи с тем, что с подъемом на высоту прирост скорости от применения ускорителя непрерывно увеличивался, на высоте 10 000 м этот прирост мог составить около 340 км/ч.
В мае 1945 г. самолет был поставлен в цех ОКБ, где заменили РД, произвели полный технический осмотр самолета и устранили обнаруженные дефекты. Полеты с новым РД возобновились 14 августа для подготовки к воздушному параду. Во втором полете, 15 августа, после нормального включения РД через 10...15 с упала тяга при одновременном падении давления керосина. Спустя еще несколько секунд кабина наполнилась брызгами и парами бензина, попавшими в лицо и глаза летчика, что крайне затруднило пилотирование. Летчик выключил РД и благополучно сел на Центральном аэродроме. Hа земле комиссия обнаружила обрыв шунтовой трубки керосиновой магистрали высокого давления. Неисправность устранили. В полете 16 августа после выключения РД самолет набрал высоту 2500 и, сделал "площадку" и плавно перешел в планирование, угол которого стал постепенно увеличиваться. Hа пикировании, сначала почти отвесном, а у земли 45...50°, самолет врезался в землю. В.Л.Расторгуев погиб.
Причину катастрофы установить не удалось, но достоверно, что не было взрыва РД, пожара или явного разрушения самолета в воздухе. В акте комиссии высказано предположение, что причиной катастрофы могла быть потеря летчиком способности управлять самолетом или поломка в системе управления рулем высоты.
В связи с появлением в послевоенное время турбореактивных двигателей работа по оснащению поршневых самолетов жидкостными ракетными ускорителями потеряла актуальность и была прекращена.
