En septembre 1944, Yakovlev modifie un Yak-3 en le dotant d'un moteur VK-105PD de 1350 ch au décollage. En février suivant, un autre Yak-3 est nanti d'un moteur VK-1G5PV de 1240 ch au décollage, assisté d'un compresseur à deux étages et deux vitesses. Tous deux sont communément désignés Yak-3PD et sont testés pour l'interception haute altitude. L'envergure de leur aile est plus longue de 60 cm et l'armement ne comprend qu'un canon axial NS-23 de 23 mm avec 60 obus. L'hélice est une tripale métaIIiqueVICh-105TL-2. Les entrées d'air à l'emplanture de la voilure ne sont pas cloisonnées, une écope sous le capot est visible et divers équipements sont installés. Les essais des deux prototypes au LU (Institut de Recheches en Vol) sont menés jusqu'au milieu de l'été 1945 avec satisfaction, mais la fin de la guerre en Europe rend inutile un appareil de ce type pour équiper les VVS.
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