Че рез 4 дня машину приняли в НИИ ВВС, где летчики А. Г. Кубышкин и Г.А. Модестов приступили к Госиспытаниям. Акт по их итогам подписали в первой декаде марта. Постановление ГКО № 5404с по -трехточечному- Ла-5 вышло 15 марта, когда нужды в нем уже не было. С тремя Б-20 серийно выпускались лишь Ла-7, да и то не все.
Логика эволюцииВоздушные бои великой войны, в основном, проходили на малых и средних высотах, где работали штурмовики и пикировщики. Выпуск высотного МиГ-3 свернули, но нужда в машине такого класса оставалась, и НКАП 12 ноября 1942 г. издал приказ № 835сс о высотных модификациях Як-9 с ВК-105ПД. а также Ла-5 с М-82А и турбокомпрессором ТК-3. ОКБ-21 на эскизный проект получило 20 дней…
В силу ряда обстоятельств, включая доводку самого турбокомпрессора, Ла-5 с ТК-3 (Ла-5ТК) впервые поднялся в воздух лишь 17 апреля 1943 г. Уже в первых полетах была получена скорость 660 км/ч на 8000 м и потолок 12200 м, компрессор работал нормально, правда, мотор перегревался. По летным данным и характеристикам Ла-5 М-82Ф с ТК-3 превосходил Як-9ПД, но уступал истребителю Микояна И-231 с двигателем АМ-39.
Однако полученные результаты уже не соответствовали новым требованиям, согласно которым предстояло довести потолок до 13000 м. Тогда ВМГ самолета переделали, установив М-82ФН с двумя ТК-3. Этот вариант и прошел основную программу испытаний, которую провели летчик-испытатель ЛИИ Юганов и заводской пилот Самсуев. Доработанный Ла-5ТК летал с 9 июля до 17 сентября, когда мотор сняли, так как в цилиндрах нашли стружку.
После замены двигателя и установки увеличенного маслорадиатора полеты возобновились 7 октября К работе подключился еще один летчик ЛИИ Шиянов. К 26 ноября выполнили 33 полета, в том числе 18 с набором высоты более 9 км. Самолет весьма уверенно летал на 12500 м, но установившемуся полету на большей высоте препятствовал перегрев масла и головок цилиндров. Борясь с перегревом мотора. ЦИАМ предложил либо увеличить степень обогащения смеси (при этом не сгоравшая часть бензина отбирала бы тепло и уносила его через выхлоп), либо перейти на бензоспиртовое горючее, или подавать в цилиндры воду. Это вскоре и сделали, но полеты показали, что проблема осталась.
К концу сентября 1943 г. подготовили проект -дублера- Ла-5ТК, рассчитанный на боевую высоту 13500 м. Самолет имел много отличий: увеличенный размах крыла и стабилизатора, двигатель М-82ФН с двумя ТК-3 новой серии, водо-воздушный радиатор в магистрали наддува. Кабину спроектировали герметичной вентиляционного типа, а летчик получил новую кислородную маску, рассчитанную на высоту до 14 км. НКАП предложил сделать опытную серию Ла-5ТК, представив 2 первых самолета на испытания к 30 октября, а 4 последних -к 30 декабря 1944 г. На это Лавочкин просил 100 квалифицированных рабочих, содействие ЦИАМ, завода № 289 и КБ по гермокабинам А.Я. Щербакова, а также моторных заводов Ne 19 и № 300. Все это было предоставлено, а сверх того на 21-й завод направили специалистов ОКБ Мясищева, имевших большой опыт, полученный во время работы над гермокабинами бомбардировщика -102».
– Дублер- Ла-5ТК был построен в январе 1944 г.. но мотор оказался с браком – полеты еще не начались, а в нем нашли стружку. Пока с завода прибыл новый высотный М-82ФН. испортилась погода. Лишь в марте сделали 2 полета на проверку устойчивости и управляемости, не подымаясь выше 3000 м. Основную программу испытаний Шиянов начал 17 марта Новая силовая установка оказалась хуже старой. Температура головок цилиндров доходила до 240-260'С при подъеме выше 2 км, на 5 км резко падало давление в топливной системе, а ТК начинали дымить так, что нечем было дышать в кабине. Происходило много других неприятностей. После доработок с большим трудом удалось забраться на 12750 м. Чтобы подняться выше, следовало заменить серийный винт ВИШ-105В на специальный высотный и снизить нагрузку на крыло. Приказом № 208с от 22 марта 1944 г. НКАП выделил часть завода № 381 в самостоятельный завод Ns 81, ставший филиалом ОКБ-21. Там прошли работы по многим опытным Ла-5. в том числе и летно-доводочные испытания Ла-5ТК.
Тем временем разведка докладывала, что. кроме высотного разведчика Ju 86Р. совершавшего полеты над Москвой на высоте 12-13 км, противник уже испытывает бомбардировщики и истребители с высотностью 15-17 км и разрабатывает самолеты, способные длительно летать на 18-20 км. Работы по высотным истребителям взял на контроль член ГКО Г.М. Маленков. В наркомате за эту тему отвечал начальник 7-го главка Алексеев. С середины мая он отчитывался о ходе испытаний высотных вариантов Ла-5 и Як-9, а также самолета И-222 конструкции Микояна ежедневно, но дело не двигалось. Мало того, участились отказы. 27 мая пришлось прервать полет Ла-5ТК на высоте 10500 м. т.к. из суфлера начало бить масло. 11 июня масло потекло на высоте 11000 м, а через два дня – на 9500 м. Полеты прерывали для доработок. Но и после них 4 июля удалось достичь только 7800 м, при этом потеря масла за 33 минуты составила 15 кг.