就成为了第一架Yak-9K的原型机。后缀的“K”代表“Krupnokalibernyi”，意思是“大口径”。NS-45M所突出的炮管和炮口制动器使Yak-9K比Yak-9T伸长约200毫米。安装在Yak-9K以内的NS-45可装填29发机炮炮弹，并且借由弹链供弹。这时安装在Yak-9K以上唯一的其他装备是一挺装填了200发子弹的（与螺旋桨同步12.7毫米口径重机枪）。Yak-9K的理论击发重量为5.53千克／秒（12.2磅／秒），除了诸如Fw 190A-6/R1「百舌鸟」或是Bf 109G-6/R6「古斯塔