Як-9УВК-105ПФ2 с винтом ВИШ-105В-01 - это последняя и наиболее совершенная во всех отношениях, кроме вооружения, модификация Як-9 с двигателем М-105. Самолет был создан на базе Як-9Т М-105ПФ и отличался от него улучшенной аэродинамикой, уменьшенной массой конструкции, увеличенной мощностью двигателя, а также улучшенными условиями работы летчика и повышенной надежностью самолета в эксплуатации, что было ранее осуществлено и хорошо себя зарекомендовало на Як-З ВК-105ПФ2. Внешне Як-9У отличался от Як-З лишь более низким и имевшим неразрезные щитки шасси.
От серийного Як-9Т самолет Як-9У имел следующие основные отличия. В крыле - изменена центральная часть в связи с установкой в крыле маслорадиатора по типу Як-З; снята весовая компенсация с элеронов; установлены полотняные перегородки, закрывающие щели между крылом и элеронами; установлены замки на крыльевые щитки шасси (ранее замки были на посадочных щитках); произведена полировка передней кромки крыла. В фюзеляже - полотняная обшивка заменена на фанерную толщиной 2 мм; улучшена герметизация (установлены две перегородки); управление стопором хвостового колеса вместо педалей ножного управления связано с ручкой управления самолетом.
В бронировании - срезана сверху бронеспинка, установлены переднее и заднее бронестекла, подлокотник, надголовник; бронирование обеспечивало защиту летчика от пуль калибра 7,92 мм под углами: в вертикальной плоскости +30╟, -15╟, в горизонтальной плоскости +/-20╟.
В ВМГ - мощность двигателя увеличена до 1180 л.с. за счет повышения давления наддува с 1050 до 1100 мм. рт.ст.; установлен винт ВИШ-105СВ-01 с профилированными комлями; бензобаки защищены протектором облегченного типа (толщина протектора снизу - 7 мм, сверху - 1 мм), расходный бачок защищен проектором толщиной 13,7 мм; запас горючего уменьшен с 480 до 320 кг и масла - с 40 до 25 кг; установлены новые водо- и маслорадиаторы с большей охлаждающей поверхностью; установлены новые туннели водо- и маслорадиаторов в соответствии с рекомендациями ЦАГИ; управление заслонкой водорадиатора осуществлено с помощью автомата регулирования температуры воды АРТ-41; изменена конструкция всасывающего патрубка; установлены индивидуальные выхлопные патрубки двигателя.
В вооружении - вместо мотор-пушки HС-37 калибра 37 мм с боезапасом 30 снарядов и одного пулемета УБС калибра 12,7 мм с боезапасом 200 патронов установлены мотор-пушка ВЯ-23 калибра 23 мм с боезапасом 60 снарядов и два пулемета УБС с боезапасом по 170 патронов. Была предусмотрена возможность замены мотор-пушки ВЯ-23 на ШВАК, Б-20 и HС-37, причем в последнем случае снимался правый пулемет УБС.
Высокая начальная скорость снаряда пушки ВЯ-23 в сочетании с его мощным разрушающим действием позволяли успешно вести борьбу не только с воздушными, но и наземными целями. Попадание снаряда в бензобак сопровождалось взрывом, в крыло - появлением пробоины размером около 0,75 м╓. С расстояния 400 м снаряды пушки ВЯ-23 пробивали броню толщиной до 25 мм. В оборудовании - управление радиостанцией осуществлено с помощью кнопок, установленных на секторе газа, увеличена емкость кислородного баллона с 2 до 4 л; объем и размещение оборудования в кабине максимально приближены к объему и размещению в стандартной кабине истребителя. Полетная масса Як-9У по сравнению с Як-9Т снижена и составляла 2900 кг для эталона 1944 г.
Як-9У был построен ОКБ А.С.Яковлева в одном экземпляре в ноябре 1943 г. как эталон Як-9 на 1944 г. Он проходил заводские испытания в декабре 1943 г., поступил на госиспытания в HИИ ВВС 2 января 1944 г., проходил доводку вооружения со 2 по 25 января 1944 г., летные испытания с 17 января по 11 марта 1944 г. (летчик В.И.Хомяков, ведущий инженер М.А.Пронин).
Во время испытаний отмечалось, что по технике пилотирования Як-9У не отличается от серийных самолетов Як-9; рулить удобно; в полете самолет устойчив и легок в управлении на всех скоростях; пилотаж выполнять приятно и неутомительно; улучшение аэродинамики и повышение мощности двигателя заметно увеличили скорость, улучшили скороподъемность и маневренность; автоматическое управление стопором хвостового колеса и створками водорадиатора значительно облегчает работу летчика; схема вооружения - наиболее приемлемая для самолетов Як.
По своим летно-тактическим характеристикам Як-9У ВК-105ПФ2 превосходил все ранее выпускавшиеся серийные самолеты Як-1, Як-7 и Як-9 с ВК-105ПФ. Так, по сравнению с Як-9Т максимальная скорость во всем диапазоне высот была больше на 23...26 км/ч, время набора высоты 5000 м - меньше на 0,7 мин, набор высоты за боевой разворот - больше на 90 м. Максимальная дальность полета Як-9У на высоте 1000 м при наивыгоднейшем режиме составляла 850 км, что являлось отступлением от установленной ГКО 26 октября 1943 г. дальности 1400 км для серийно выпускаемых самолетов Як-9.
В акте по госиспытаниям было рекомендовано внедрить в серийное производство все изменения, связанные с облегчением самолета и улучшением его аэродинамики (перечислены выше), установку фонаря кабины с прямыми боковыми и передним стеклами, управление стопором хвостового колеса и другие более мелкие изменения.
Серийно Як-9У ВК-105ПФ2 с указанным выше вооружением не строился ввиду того, что пушка ВЯ-23 по массе и скорострельности не вполне удовлетворяла требованиям ВВС и поскольку наиболее распространенный в то время вариант вооружения (одна мотор-пушка ШВАК и один синхронный пулемет УБС) позволял более легко обеспечить заданную тактико-техническими требованиями дальность полета 1400 км.
