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.

Сложнейшей проблемой для отечественной промышленности было обеспечение самолётов радиооборудованием. Возможность справиться с ней появилась лишь в 1943 г., когда с марта на всех ЛаГГ-3 стали устанавливать приёмники, а на каждом пятом самолёте — комплектные приёмо-передающие радиостанции РСИ-4. Часть машин выпустили в варианте ближнего разведчика с фотоаппаратом АФА-1 в хвостовой части фюзеляжа. С середины 1943 г. состав вооружения дополнили вторым пулемётом БС. На последних сериях винт ВИШ-61П заменили на ВИШ-105СВ с более широкими лопастями. При этом кок стал немного шире и приобрёл более плоскую форму.

На заводе № 31 продолжали пытаться усовершенствовать мотоустановку с целью повышения тяговооружённости истребителя. Работали над возможной установкой двигателей М-107 и М-106, но из этого ничего не получилось. В 1943 г. Горбунов предпринял последнюю попытку существенно улучшить характеристики ЛаГГ-3. Машину под обозначением «105» с мотором М-105ПФ предъявили на государственные испытания в октябре 1943 г. Первое, что бросалось в глаза, — отсутствие гаргрота за кабиной лётчика. При вооружении, включавшем пушку ШВАК и пулемёт БС с боезапасом соответственно 160 и 200 патронов, удалось довести полётный вес до 2818 кг, а максимальную скорость — до 612 км/ч.

В феврале 1944 г. построили второй экземпляр, «105-2», с двигателем М-105ПФ-2 взлётной мощностью, возросшей до 1290 л.с., а на первой границе высотности (200 м) — 1310 л.с. По сравнению с предшественником, объём бензобаков уменьшили с 405 до 377 л, а 20-мм пушку ШВАК заменили на 23-мм ВЯ-23 с боезапасом 85 патронов. При этом запас для пулемёта БС был равен 185 патронам. Истребитель, находившийся на государственных испытаниях с 10 мая по 12 июня, их не выдержал. Недоведённые винтомоторная группа и вооружение, а также низкие лётные данные истребителя сделали своё дело. Самолёт «105-2» уступал немецким истребителям по основным параметрам. В итоге, НИИ ВВС счёл нецелесообразным продолжение модернизации ЛаГГ-3, и в этом же году его серийное производство было завершено.

Дальнейшие планы конструкторов тбилисского завода оказались нереализованными. В частности, они планировали внедрить на истребителе мягкие топливные баки. В отличие от жёстких протектированных баков, утечка горючего при их простреле или других повреждениях прекращалась за счёт механических свойств резины, из которой они изготавливались. Протектор, значительно увеличивающий вес, такому баку не нужен. Новые баки оказались более технологичными и удобными в эксплуатации, и применяются в авиации до настоящего времени.

Особое место в творчестве ОКБ, возглавлявшимся С. А. Лавочкиным, занимает создание истребителей с комбинированной силовой установкой. Известно, что одним из путей улучшения скоростных и высотных характеристик самолётов в годы войны считалась установка дополнительных жидкостно-реактивных двигателей (ЖРД). Однако агрессивные компоненты топлива и очень небольшая продолжительность работы ЖРД сильно ограничивали применение их на истребителях. Альтернативой могли стать прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), но имевшиеся их образцы требовали длительной доводки.

В годы войны созданием ПВРД в СССР занимались конструкторские группы во главе с И. А. Меркуловым и М. М. Бондарюком. Первый отрабатывал свой ДМ-4 на истребителе Як-7Б, а ВРД-1 Бондарюка исследовался на летающей лаборатории ЛаГГ-3 с мотором М-105ПФ. Двигатель ВРД-1 имел длину 2,15 м и диаметр диффузора 0,14 м при весе 16 кг.

Лётные исследования ВРД-1 в августе 1942 г. проводил лётчик-испытатель Г. А. Мищенко. Прирост скорости при включении ПВРД получился небольшой, около 15 км/ч. Поскольку задача получения максимальной скорости при включении ПВРД не ставилась, то и требования к аэродинамике узлов его крепления к крылу, «съедавших» 35–40 км/ч, не предъявлялись. Полёты показали, что до установки ПВРД на боевой самолёт необходимо обеспечить устойчивое горение топлива с автоматическим регулированием состава смеси и запуск ПВРД на больших высотах.

ЛаГГ-3 с дополнительными двигателями ВРД-1, 1942 г.

Примечание. Геометрические характеристики для всех вариантов ЛаГГ-3 одинаковы: размах крыла — 9,8 м, длина самолёта — 8,82 м, площадь крыла — 17,62 м².

Основным конструкционным материалом цельнодеревянного самолёта ЛаГГ-3 была сосна, детали из которой соединялись клеем ВИАМ-Б-3.

Крыло, набранное из двояковыпуклых несимметричных профилей NACA-23016 (в корне) и NACA-23010 (в консолях) относительной толщиной 16 и 10 % соответственно, технологически делилось на центроплан и две двухлонжеронные консоли с работающей фанерной обшивкой. Угол поперечного V крыла — 6,5°. К торцевой металлической нервюре центроплана крепились основные опоры шасси. Между лонжеронами центроплана были выклеены из фанеры кессоны для бензобаков, а в передней части находились купола (ниши) для колёс шасси.

К консолям крепились посадочные щитки с углами отклонения 15° на взлёте и до 50° — на посадке, а также элероны типа «Фрайз» с дюралевым каркасом, обшитым перкалем. На левом элероне имелся триммер.

Компоновочная схема истребителя ЛаГГ-3:

1 — винт ВИШ-61П; 2 — расширительный бачок; 3 — резервуар гидросистемы; 4 — мотор М-105ПА; 5 — пулемёт ШКАС; 6 — гидроаккумулятор; 7 — пулемёт БС; 8 — патронный ящик пушки ШВАК; 9 — маслобак; 10 — прицел ПБП-1а; 11 — кресло пилота; 12 — аккумулятор 12А5; 13 — кислородный баллон; 14 — баллон со сжатым воздухом; 15 — гнездо для подъёма хвостовой части самолёта; 16 — весовой балансир руля направления; 17 — триммер руля направления; 18 — хвостовой навигационный огонь (белый); 19 — хвостовое колесо; 20 — радиопередатчик РСИ-4; 21 — фотоаппарат АФА-И (только для варианта разведчика); 22 — совок регулирования потока воздуха; 23 — водяной радиатор; 24 — пушка ШВАК; 25 — бензобак; 26 — патронный ящик пулемёта БС; 27 — совок регулирования потока воздуха; 28 — маслорадиатор; 29 — трубка Вентури.