Еще одним путем облегчения истребителя стало уменьшение запаса топлива, то есть - возвращение к исходному, трехбачному, варианту ЛаГГа. Сначала емкость каждого крыльевого бака уменьшили на 40 л (с 7-й серии), на ЛаГГах 11-й серии крыльевые баки не устанавливались совсем - для компенсации встроенных крыльевых баков предлагалось использовать подкрыльевые подвесные сбрасываемые бачки емкостью по 100 л, однако широкого распространения они не получили.

Последней, наиболее совершенной модификацией стал ЛаГГ-3 66-й серии, на котором были внедрены рекомендации ЦАГИ в области аэродинамики планера самолета; ЛаГГи 66-й серии строились в Тбилиси с весны 1943 г. до середины 1944 г.

Предпринимались попытки повысить характеристики ЛаГГа за счет установки более мощных моторов М-105ПФ и М-107, однако из-за ненадежной работы двигателя в серию истребители с М-107 не передавались. С моторами М-107 изготовили два самолета (ЛаГГ-3Ф), первый совершил по программе летных испытаний 33 полета (отказы двигателя происходили в каждом полете), второй - 43. Испытания ЛаГГ-3Ф проводил Юрий Константинович Станкевич.

Начиная с 28 и по 66 серии на ЛаГГ-3 ставились форсированные моторы М-105ПФ. На летных испытаниях летом 1943 г. ЛаГГ-3 с М-105ПФ показал максимальную скорость на 25-28 км/ч больше, чем серийные машины; увеличились потолок и скороподъемность. Мощность мотора М-105ПФ по сравнения с М-105 была несколько больше, 1180 л.с. против 1050 л.с. на высоте 2200 м. Один истребитель был построен с мотором М-105ПФ2, мощностью 1240 л.с., на испытаниях самолет показал скорость 618 км/ч.

Ограниченная серия ЛаГГ-3 была построена в варианте разведчика с одним фотоаппаратом АФА-1, установленным в фюзеляже.

Можно выделить три пути совершенствования ЛаГГ-3: "облегчение" за счет снятия оборудования и вооружения, увеличение мощности силовой установки (в конечном итоге этот путь оказался наиболее эффективным и привел к появлению Ла-5), увеличение огневой мощи за счет установки 37-мм пушки. Первым установил осенью 1941 г. пушки Шпитального Ш-37 на три серийных ЛаГГа Гудков. Самолеты прошли успешные фронтовые испытания под Вязьмой.

В 1942 г. в Горьком выпустили серию ЛаГГов с пушками Ш-37, но сама пушка оказалась неудачной и технологически сложной.

В середине 1942 г. под руководством Лавочкина проводились работы по установке на истребитель пушки Нудельмана/Суранова НС-37. В декабре 40 ЛаГГ-3, вооруженные НС-37, отправили на Сталинградский фронт.

Замена мотора

Все три запущенных в серию предвоенных советских истребителя имели двигатели водяного охлаждения. Нет необходимости останавливаться на причинах такого выбора, важно отметить, что в двигателях водяного охлаждения авиапром испытывал недостаток (яркое свидетельство - прекращение производства МиГ-3 в пользу Ил-2), в то время как "звезды" воздушного охлаждения М-82 в буквальном смысле было некуда девать. Выпуск разработанных под этот двигатель бомбардировщиков Су-2 и Ту-2 собирались прекращать (массовое производство Ту-2 еще и не начиналось). Секретарю пермского обкома партии Н.И. Гусарову, выпускнику МАИ, удалось "пробить" наверху решение заказать под М-82 варианты истребителей МиГ, Як и ЛаГГ.

Первый ЛиГГ-3 с двигателем М-82 завода №21

Впрочем, конструкторы истребителей, особенно ЛаГГа, сами проявляли интерес к звездообразному мотору воздушного охлаждения. ЛаГГ получился более тяжелым по сравнению с Яком, а моторы на истребителях стояли одинаковые - М-105; неудивительно, что "летчикам больше нравились Яки". Надежды на радикальное повышение мощности М-105 были весьма призрачные, а вот установка М-82 сулила прибавку в триста лошадиных сил и повышение живучести при попаданиях пуль и снарядов в двигатель. Правда, возрастало лобовое сопротивление самолета за счет большего миделя двигателя воздушного охлаждения, тем не менее мощность "звезды" с лихвой перекрывала рост сопротивления, позволяя получить большую скорость и скороподъемность.

Первым переделал ЛаГГ-3 под М-82 Гудков - под его руководством в августе 1941 г. к планеру серийного истребителя пристыковали носовую часть от Су-2. Самолет получил обозначение Гу-82, на нем в сентябре-октябре 1941 г. в НИИ ВВС А.И. Никашин совершил несколько полетов, но из-за эвакуации испытания прервались и больше не возобновлялись; не была закончена и постройка второго экземпляра Гу-82.

Между тем отзывы о ЛаГГе с фронта шли не лестные: истребитель уступал по характеристикам и Мессершмитту, и Яку. Появились объективные и субъективные причины снятия ЛаГГа с серийного производства, по крайней мере, на части заводов. В конце октября 1941 г. в Новосибирск на завод № 153 - второе по мощности предприятие, выпускавшее ЛаГГи, - было эвакуировано ОКБ Яковлева. Молодой энергичный зам. наркома предпринял меры по организации на заводе производства истребителей Як-7. В январе 1942 г. вышло постановление ГКО о выпуске на заводе Яков вместо истребителей ЛаГГ. Постановление готовилось в декабре 1941 г., Сталин намеревался переключить на Яки и Горьковский завод. К счастью, выпуск ЛаГГов на заводе № 21 отстоял нарком Шахурин, но ему удалось добиться лишь отсрочки до тех пор, пока Яковлев не наладит изготовление Як-7 в Новосибирске. Дабы отстоять серийный завод, а значит и само КБ, Лавочкину следовало резко улучшить летные характеристики ЛаГГ-3. Радикально их улучшить можно было лишь заменой двигателя. Лавочкин получил чертежи на М-82 непосредственно от Швецова, но ставку делал на перспективный двигатель Климова М-107, тем более что задел по ЛаГГ-3 с М-107 уже имелся: один самолет был построен, и зимой 1942 г. начались его испытания. В ходе полетов букет недостатков М-107 проявился в полной мере - двигатель имел слишком теплонапряженный режим. Надо сказать, с этим мотором хлебнул неприятностей и Яковлев, пытавшийся ставить его на свои самолеты.