С 11 по 21 мая в ОКБ занимались доводкой машины и 24 мая 1945 года приступили к заводским летным испытаниям. Несмотря на то что на предварительных испытаниях нового водорадиатора, проведенных 14 мая 1945 года по просьбе главного конструктора радиатора Воронина, в процессе доводки самолета температура воды на всех режимах полета не превышала допустимую, в ходе заводских испытаний все оказалось иначе. Температурные режимы мотора зашкаливали до предельных значений. В связи с тем, что к этому времени прошел испытания и начал строиться серийно истребитель Як-9УТ, являвшийся более перспективной машиной как по силовой установке, так и по комплексу других технических решений, включая бронезащиту летчика, соответствовавшую техническим требованиям ВВС, доводку Як-3Т прекратили, возвратив машину ОКБ-115.
Як-3 с опытным мотором ВК-108
Несмотря на неудачи с установкой двигателя ВК-107А на Як-3, связанные главным образом с необходимостью размещения водо– и маслорадиаторов большой площади, не «вписывавшихся» в фюзеляж истребителя, в 1944 году в ОКБ-115 предприняли попытку установить на самолет более мощный и с более тяжелым температурным режимом двигатель М-107Б, впоследствии получивший обозначение ВК-108. Форсированный по наддуву (благодаря новому приводному центробежному нагнетателю), ВК-108 развивал номинальную мощность 1550 л. с. и 1850 л. с. – на боевом режиме. Естественно, претерпела изменения и моторама. Всасывающий патрубок перенесли под двигатель.
Для облегчения температурного режима мотора заменили водо– и маслорадиаторы. При этом тоннель водорадиатора опустили на 60 мм. Выхлопные коллекторы двигателя заменили раздельными патрубками.
На 40 кг сократили запас горючего, но количество масла увеличили до 55 кг.
Фонарь кабины пилота изготовили по типу опытного Як-3 ВК-107А «Дублер» и сняли заднее бронестекло. Бронеспинку заимствовали от Як-1. Обшивку элеронов сделали металлической, но крыло оставалось смешанной конструкции.
Одновременно две пушки Б-2 °C заменили одной НС-23 с боекомплектом 60 патронов, убрав теперь уже не нужные желоба под стволы орудий, свойственные Як-3 с ВК-107А.
Для 1944 года вооружение из одной пушки, даже калибра 23 мм, было недостаточно для борьбы и с истребителями, и с бомбардировщиками противника. Поэтому складывается впечатление, что самолет готовили не для войны, а для рекордного достижения за счет максимального облегчения машины. Но чтобы ни у кого не возникло подозрений, на нем лишь «урезали» вооружение и бронезащиту.
Расчеты показали, что в таком виде самолет с винтом ВИШ-107ЛТ-5, облегченный до 2880 кг, сможет разогнаться до 750 км/ч. Напомним, что последний мировой рекорд скорости 755,136 км/ч был установлен 26 апреля 1939 года на самолете Ме-209. Но это была специально подготовленная демонстрационная машина, а Як-3 – полноценный боевой самолет. Согласитесь, выглядело внушительно. Другого объяснения придумать невозможно.
Самолет построили к 7 октября 1944 года, и спустя два месяца, 19 декабря, летчик-испытатель В. Л. Расторгуев (ведущий инженер А. Н. Конуков) опробовал, пока еще безоружную, машину в полете. Спустя два дня была зафиксирована скорость 745 км/ч на высоте 6290 метров. Время набора высоты 5000 метров составило 3,5 минуты. За счет большой тяговооруженности существенно сократился разбег, при этом самолет отрывался от земли даже без поднятия хвостового колеса.
Как и ожидалось, температурный режим работы двигателя иначе как экстремальным назвать нельзя. Выйти из положения пытались заменой двигателя новым, но это ничего не дало. Последний полет Як-3 ВК-108 совершил 8 марта 1945 года, после чего работы по нему прекратили, но ненадолго.
Летом того же года ВК-108 установили на головной серийный самолет Тбилисского завода № 7003 с металлическим крылом и двумя пушками Б-2 °C. В дальнейшем планировалось перейти к цельнометаллической конструкции планера и вооружению из трех орудий. Но этим планам не суждено было сбыться. На машине № 7003 успели лишь испытать маслорадиатор № 700 с большей площадью охлаждаемой поверхности.
Под самый «занавес» Великой Отечественной войны, 29 апреля 1945 года, на Центральном аэродроме в Москве начались заводские испытания последней модификации истребителя – Як-3У с поршневым звездообразным мотором АШ-82ФН, с винтом ВИШ-105В4 диаметром 3,1 метра и маслорадиатором типа 555. Это была попытка не только уйти от двигателя ВК-107А, но и создать машину, превосходившую Ла-7.
Истребитель разрабатывался в соответствии с постановлением ГКО к 23 апреля 1945 года. Ведущий конструктор – В. В. Барсуков.