Схема установки пушки Ш-37 (АП-37) в развале блоков мотора М-105П.
Истребитель К-37 (Гу-37) с 37-мм пушкой Ш-37 (АП-37).
ЛаГГ-3 34-й серии завода № 31 с 37-мм пушкой НС-37.
Спеша предъявить машину военным, заводские испытания в полном объёме провести так и не успели. В итоге и саму пушку, и установку в целом пришлось дорабатывать в НИИ ВВС в ходе государственных испытаний, начавшихся весной 1941 г. По отзывам лётчиков, техника пилотирования не изменилась. При стрельбе из крупнокалиберной пушки как одиночными выстрелами, так и очередями до 20 снарядов режим полёта не менялся. В заключении акта по результатам испытаний, утверждённого за 16 дней до начала войны, говорилось:
«После проведённых доводок… авиационная моторная пушка калибра 37 мм системы Б. Г. Шпитального, установленная на ЛаГГ-3 М-105П, государственные испытания выдержала.
Для отработки боевого применения… ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой… и проверки надёжности установки в условиях эксплуатации строевыми частями ВВС КА необходимо построить войсковую серию с 37-мм пушкой и двумя БС для укомплектования одного полка в количестве 70–75 самолётов».
В сентябре 1941 г. три самолёта с пушками Ш-37 (эти машины иногда именуют К-37 или Гу-37) были отправлены на фронт для прохождения войсковых испытаний. Их довольно успешно применили в боях под Москвой. До конца года 20 аналогичных ЛаГГ-3 выпустили в Горьком. Всего завод № 21 изготовил 85 истребителей с Ш-37.
В августе 1942 г. на государственные испытания поступил противотанковый самолёт с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-61П. На машине имелись доработанные рули высоты и поворота с аэродинамической компенсацией, снизившей нагрузки на органы управления, частично убирающийся костыль и пять бензобаков. На крыле установили бомбодержатели и предкрылки. Кроме 37-мм пушки Ш-37 самолёт вооружался одним пулемётом БС с боекомплектом 140 патронов.
Вид на К-37 спереди.
ЛаГГ-3 № 31213445 с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-105СВ. Он был вооружён пушкой НС-37 и пулемётом БС. Государственные испытания, август 1942 г.
Носовая часть самолёта № 31213445. Хорошо видны выпущенные предкрылки и индивидуальные выхлопные патрубки.
Установка 37-мм пушки НС-37 и 12,7-мм пулемёта БС. Панели капота сняты.
С 25 августа по 1 сентября 1942 г. этот ЛаГГ-3 прошёл государственные испытания, показавшие, что применение предкрылков и аэродинамической компенсации рулей облегчило управление самолётом (хотя управление рулём поворота оставалось ещё довольно тяжёлым); время виража, несмотря на увеличение полётного веса, сохранилось прежним; улучшилась поперечная устойчивость. Самолёт без проблем пикировал под углом 60° с приборной скоростью 650 км/ч. Наивыгоднейшими для атаки углами были 30–40°. Стрельба из 37-мм пушки не раскачивала машину и, соответственно, не влияла на точность прицеливания, что было особенно важно для борьбы с бронетехникой.
В заключении отчёта отмечалось, что самолёт может использоваться для поражения танков и бронемашин с бронёй толщиной до 40 мм, а также живой силы и техники противника. Несмотря на это, ЛаГГ-3 с пушкой Ш-37 дальнейшего развития не получил, хотя чуть позже на этом истребителе испытывалась пушка калибра 45 мм, созданная на базе Ш-37 путём замены ствола. Причина заключалась в появлении более совершенного орудия — НС-37 конструкции Нудельмана и Суранова.
ЛаГГ-3 с НС-37 успешно прошёл государственные испытания, но на вооружение пушку приняли лишь 30 декабря 1942 г. Тем не менее завод № 21 построил 15 ЛаГГ-3 с НС-37. По сравнению с машинами, оснащёнными Ш-37, они получились значительно легче. В связи с переходом завода № 21 на выпуск Ла-5 последующее производство противотанковых ЛаГГ-3 осуществлялось в Тбилиси.
ИСТРЕБИТЕЛИ ИЗ ТБИЛИСИ
Осенью 1942 г. ЛаГГ-3 продолжали строить только в Тбилиси. ГКО вновь потребовал повысить лётные качества машины. Следовало увеличить скорость, снизить вес, улучшить манёвренность и взлётно-посадочные характеристики. Завод № 31 обязали внедрить в серийное производство ЛаГГ-3 сначала весом 2850 кг, а к середине ноября облегчить самолёт ещё на 100 кг. Главному конструктору предприятия Горбунову пришлось приложить массу усилий для выполнения этого распоряжения. Рапортуя о результатах, из НКАП направили Сталину доклад, в котором отмечалось, что вес истребителя действительно снижен на 120 кг, введение аэродинамических усовершенствований даёт увеличение скорости на 30 км/ч, а Горбунов продолжает работу по снижению веса. Планировалось, что с 25 ноября завод № 31 будет серийно выпускать самолёты с весом 2850 кг вместо истребителей весом 3160 кг, которые изготавливали ранее горьковчане.
ЛаГГ-3 66-й серии завода № 31.
Некоторое улучшение аэродинамики должно было обеспечиваться введением уборки хвостового колеса. На опытном образце И-301 оно поднималось в фюзеляж, позднее из-за недостаточной надёжности перешли к неубирающемуся варианту. Теперь его опять стали складывать, но несколько иначе. Внешне это выразилось в появлении выпуклых створок, закрывающих костыль в полётном положении. Все самолёты после 35-й серии отличались убирающимся хвостовым колесом.
Облегчение ЛаГГ-3 позволило ускорить набор высоты 5000 м с 6,4 до 5,8 мин, сократить время виража на высоте 1500 м с 21 до 20 с, а разбег — с 370 до 280 м. Одновременно выпуклые стёкла фонаря кабины лётчика заменили плоскими, что улучшило обзор вперёд, устранили забрызгивание передней части фонаря маслом и увеличили точность стрельбы, установив в коллиматорном прицеле красную лампу подсветки. Но как ни старались конструкторы, полностью выполнить нормативы приказа НКАП им не удалось.
Первый экземпляр опытного истребителя «105».
Второй экземпляр истребителя «105» («105-2»).
Самолёт «105-2» с мотором М-105ПФ-2 и винтом ВИШ-105СВ на испытаниях, 1944 г.
В начале 1943 г. главной задачей завода № 31 оставалось изготовление ЛаГГ-3 с полётным весом 2950 кг (на 100 кг больше требований предыдущего года) и максимальной скоростью у земли 526 км/ч, а на второй границе высотности двигателя — 590 км/ч. Облегчённый самолёт запустили в серию без статических и лётных испытаний эталона, а вес буквально «выскребали» по крупицам, зачастую ослабляя силовые элементы. Уже в ходе производства истребитель пришлось дорабатывать для обеспечения требуемых запасов прочности и необходимой центровки.
Снижение толщины обшивки передней части фюзеляжа с 9,5 до 7 мм, облегчение каркаса капотов мотора, замена двух маслобаков одним, отказ от консольных бензобаков и уменьшение толщины протектора оставшихся трёх баков, замена проводки управления газом мотора и другие, более мелкие, изменения позволили сэкономить до 252–283 кг. В то же время аэродинамические улучшения (в частности, изменение тоннелей масло- и водорадиаторов, герметизация противопожарной перегородки и выхлопных патрубков с установкой на последние обтекателей) и возросший вес серийных двигателей М-105ПФ утяжелили машину на 55 кг. В итоге переступить рубеж полётного веса в 2962 кг так и не удалось.
У серийных истребителей разброс полётного веса доходил до 9 %. Вопрос этот нередко обсуждался в наркомате, и дело кончилось тем, что в июле 1943 г. вышел приказ «О соблюдении весовой дисциплины самолётов», касавшийся всех заводов.