С М-105ПФ скорость Як-7Б на малых и средних высотах заметно возросла, но главное - существенно улучшилась скороподъемность и маневренность в вертикальной плоскости. И хотя по этим показателям Як-7Б все-таки не достиг уровня Bf 109F и Bf 109G-2, отставание его стало гораздо меньше и уже не играло большой роли в воздушном бою. По горизонтальной маневренности, как показали бои, Як-7Б имел превосходство над истребителями противника.
Дальнейшая судьба Як-7Б очень похожа на судьбу Як-1. Развитие с этих самолетов шло почти параллельно. В конце 1942 г. заводы с приступили к выпуску этих машин с новым каплевидным фонарем. Интересно, что первоначально работа по улучшению обзора выполнялась непосредственно на фронте бригадой КБ.
В 1943 г. по рекомендациям ЦАГИ улучшили местную аэродинамику истребителя, в том числе каналов водо- и маслорадиаторов. Благодаря более эффективной работе систем охлаждения появилась возможность использовать при наборе высоты максимальные обороты двигателя, что улучшило скороподъемность - набор высоты 5 км стал занимать 5,2 мин вместо 5,7-5,8 мин. Скорость полета возросла на 10-15 км/ч/.
Як-7Б с М-105ПФстал одним из основных истребителей советских ВВС, эти машины воевали на всех фронтах, состояли на вооружении авиации ПВО и применялись до конца войны. В общей сложности их построили 5120 экз. Производство Як-7Б продолжалось: на заводе, №153 - до конца 1943 г., на заводе №82 - до июля 1944 г. С 1943 г.выпускался также разведывательный вариант Як-7Б (всего 350 самолетов). В закабинном отсеке монтировалась фотоустановка, а внизу фюзеляжа был прорезан люк.
Помимо работы по совершенствованию конструктивно- L производственного исполнения Як-7, велось проектирование целой L гаммы модификаций этого истребителя. Здесь выделяются три главных направления, ставших в период войны традиционными для КБ Яковлева: создание фронтовых истребителей с мощным пушечным вооружением, высотных истребителей-перехватчиков для применения в системе ПВО и истребителей с большой дальностью полета, предназначенных для разведки, сопровождения ударных самолетов и выполнения других задач.
Истребители с усиленным пушечным вооружением предназначались, главным образом, для уничтожения бомбардировщиков и штурмовиков противника, а также для атак наземных целей. По замыслу эти самолеты не заменяли собой обычные фронтовые истребители, а дополняли их в совместных действиях.
Первым таким истребителем стал Як-7М, вооруженный тремя несинхронными 20-мм пушками ШВАК: одной центральной и двумя в крыле. Пулеметное вооружение отсутствовало. Этот истребитель представлял собой переделку одного из серийных Як-7УТИ. Испытания его проводились осенью 1941 г. Военные признали истребитель подходящим, но в серийное производство его не запустили, поскольку завод №153 был загружен выпуском ЛаГГ-3, Як-7УТИ и Як-7, а привлечь другие предприятия в период эвакуации не было возможности.
В конце 1941 г. в Советском Союзе под руководством известного конструктора авиационного вооружения Б.Г.Шпитального была создана новая 37-мм пушка МПШ-37 (Ш-37). Ее бронебойный снаряд с расстояния 200 м пробивал броню толщиной 50 мм. Это оружие существенно повышало огневую мощь истребителей, которые могли более эффективно поражать не только воздушные, но и наземные цели, в том числе бронетехнику. Пушка прошла испытания на ЛаГГ-3 в 1941 - начале 1942 гг., а в апреле 1942 г. под нее модифицировали Як-7Б с М-105ПА, названный Як-7-37. Поскольку новое орудие по сравнению со ШВАК было значительно тяжелее, имело большую длину, то для размещения его на самолете кабину пришлось сдвинуть назад на 0,4 м. Кроме того, истребитель оснастили автоматическими предкрылками, которые стали крайне желательны, так как его масса возросла почти на 200 кг.
Опробовав Як-7-37, военные проявили большую заинтересованность в продолжении испытаний во фронтовых условиях.
Як-7Б на полевом аэродроме. Лето 1942 г.
Мл. л-т И.Симашев на крыле своего Як-7Б. 976-й ИДП. 3.03.1944 г.
Як-7Б в полете. Видна конфигурация крыльевых баков
Як-7Б с аэрофотоаппаратом в закабинном отсеке
Отработка на Як-7Б механизма аварийного сброса фонаря нового типа в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101
Опытный истребитель Як-7М. Предкрылки отклонены
Экспериментальный Як-7Б с гермокабиной
Для этого в августе 1942 г. была построена серия из 22 самолетов, которые в отличие от опытного Як-7-37 предкрылками не оборудовались и оснащались более совершенной пушкой того же калибра ' НС-37, созданной в 1941 г. А.Э.Нудельманом и А.С.Сурановым. Самолеты отправили на Северо-Западный фронт в 42-й ИАП, которым командовал известный советский летчик Герой Советского СоюзаФ.И.Шинкаренко. В целом новые Яки неплохо проявили себя в боевой обстановке: в 12 воздушных боях с истребителями противника при близком соотношении сил было сбито 10 вражеских самолетов (8 - Bf 109,1 - FW190, 1 - Не 129), и еще два Bf 109 - подбито. Свои потери составили 4 сбитые и 3 подбитые машины. Вспоминает Шинкаренко: "По замыслу конструкторов 37-мм пушка предназначалась для борьбы с бомбардировщиками противника, вести из нее огонь по истребителям было труднее: цель меньше и увертливее. Но на Северо-Западном фронте в первые месяцы мы редко встречались с бомбардировщиками, а чаще прикрывали непосредственным сопровождением штурмовики и патрулировали над наземными войсками. Пушка на Як-7Б оказалась надежным и эффективным оружием против вражеских истребителей… Раньше, имея на вооружении только пулеметы и 20-мм пушки, мы стремились сблизиться с противником, открывали огонь с короткой дистанции, почти в упор. Теперь появилась возможность уверенно поражать вражеские самолеты с расстояния в несколько сот метров. Одного-двух снарядов было достаточно, чтобы фашистский истребитель загорался или буквально разваливался на части…".
В большую серию Як-7 с 37-мм пушкой не пошел. Он был все-таки слишком тяжел, и его летные данные оставляли желать лучшего. Тем не менее, опыт, приобретенный при создании и испытаниях Як-7-37, оказался чрезвычайно полезен и сыграл большую роль в дальнейших работах ОКБ. Осенью 1942 г. началось проектирование нового более совершенного самолета Як-9Т с пушкой НС-37, ставшего лучшим советским истребителем с тяжелым пушечным вооружением.
Характер боевых задач, выполняемых авиацией на советско-германском фронте, требовал ее действий на сравнительно небольших высотах, как правило, до 4-4,5 км. Тем не менее, опытные работы по созданию высотных истребителей-перехватчиков в СССР продолжались всю войну. В КБ Яковлева еще до войны вышел на испытания самолет такого класса И-28(Як-5). Летом 1942г. для той же цели был модернизирован серийный истребитель Як-7Б. На нем установили высотный мотор М-105ПД, оборудованный двухступенчатым двухскоростным нагнетателем с приводом через турбомуфту. Этот истребитель, названный Як-7ПД, имел фонарь каплевидного типа. Для облегчения самолета и повышения практического потолка вооружение уменьшили, оставив только пушку ШВАК.
На испытаниях, начатых в сентябре 1942 г., Як-7ПД показал вполне удовлетворительные данные. Его потолок оказался больше, чем у любого другого советского истребителя, а по скорости на большой высоте он уступал только МиГ-3, значительно превосходя его по скороподъемности. Тем не менее, серийно Як-7ПД не строился. Основная причина - ненадежная работа силовой установки, что объяснялось отсутствием необходимой автоматики регулирования в полете системы нагнетания (летчик вручную должен был регулировать давление масла в турбомуфте). Попытки научно-исследовательских организаций (ЛИИ и ЦИАМ) сходу решить эту проблему не дали тогда практических результатов, и работы над высотным • Яком пришлось временно приостановить.
Интересную работу по созданию на базе Як-7Б с М-105ПА дальнего разведчика Як-7Д выполнило КБ Яковлева в инициативном порядке. Главная задача, стоявшая перед конструкторами, состояла в размещении значительно большего количества топлива во внутренних объемах самолета, не нарушая его центровку (от подвесных баков сразу отказались - они сильно портили аэродинамику). Чтобы решить эту проблему, пришлось существенно изменить конструкцию крыла, лонжероны которого выполнили не из дерева, а из дюраля. Крыло удалось облегчить почти на 100 кг, а количество крыльевых бензобаков довести до 8. Еще три бака разместили под полом кабины. Общий запас топлива возрос до 690 кг против 305 кг у Як-7Б. Як-7Д имел еще одну особенность: в задней кабине можно было разместить либо второго члена экипажа, либо аэрофотоаппаратуру. Причем переделка одного варианта в другой в полевых условиях занимала не более 10 минут.