Завод № 21 полностью перешёл на выпуск Ла-5, на которые истратили весь оставшийся задел планеров. Ещё почти полгода новые истребители представляли собой переделку недостроенных ЛаГГ-3.

Самолёт К-37, переделанный из серийного ЛаГГ-3, построенного на заводе № 23.

Идея установки на ЛаГГ-3 крупнокалиберных пушек для борьбы с бронетехникой противника зародилась у М. И. Гудкова ещё в 1940 г., а разработка модификации истребителя с 37-мм пушками Таубина или Шпитального началась весной 1941 г. Первая в ЛаГГ-3 вообще не помещалась. С Ш-37 (АП-37) Шпитального было несколько проще, но крепление её на двигателе допускало лишь ограниченное число выстрелов (крепёж расшатывало, и точность стрельбы резко падала). А о боезапасе и говорить нечего, удалось втиснуть лишь 21 патрон вместо 50 по заданию. Даже при снятом пулемёте БС боекомплект не превышал 30 патронов.

В первый противотанковый самолёт переделали третий серийный ЛаГГ-3 завода № 23. Для размещения пушки Ш-37 с двигателя сняли электрогенератор, компенсировав это установкой дополнительного аккумулятора. Кроме того, демонтировали оба ШКАСа и изменили узлы крепления пулемёта БС. Взлётный вес истребителя составил 3318 кг.

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:

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.

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.