Оставалось провести войсковые испытания с целью найти наилучшие способы применения самолета, а также сравнить его возможности с возможностями самолетов врага. Испытания проводили в 91-м ИАП, который входил в состав 2-й воздушной армии. Проходили они в районе Львова в период с 20 июня по 2 августа 1944 года. Полк был сильной частью, имевшей гвардейский штат машин — 41 Як-3. Более половины пилотов полка были опытными летчиками. В ходе испытаний имели место три воздушные битвы, в которых истребители сбили три Ju 87, четырнадцать Bf 109 и шесть Fw 190А. Немцам удалось сбить только два Яка, еще три самолета стали жертвой немецкой зенитной артиллерии. Однако все пилоты смогли дотянуть до своей территории. То есть, полк терял всего один самолет на 19 боевых вылетов, что даже предвзятые западные историки считают хорошим результатом. Новый Як лучше всего подходил для борьбы с истребителями противника. Из-за небольшого радиуса действия самолет не целесообразно было использовать для прикрытия поля боя, патрулирования и сопровождения бомбардировщиков — среднее время полета составляло 45 минут (при этом в баках оставалось 20 % топлива).

Военные также подтвердили, что шасси самолета следует усилить, поскольку отмечались случаи подлома стоек во время взлета и посадки самолета.

В небольших количествах выпускались специализированные модификации самолета Як-3.

Под обозначением Як-3К в войска поступала самолеты, вооруженные 45-мм пушкой НС-П-45мм системы А. Нудельмана и А. Суранова. В задачу Як-3К входила борьба с наземными целями, в том числе с танками «Тигр» и «Пантера». Однако более удачным оказался самолет Як-9К, имевший то же вооружение.

Вооружение

Модификация появилась в апреле 1944 года. Это был высотный истребитель, оснащенный двигателем ВК-105ПД с двухступенчатым наддувом. Расчеты показали возможность достигнуть потолка 12900 метров. На высоте 5000 метров максимальная скорость составляла бы 656 км/ч, высоту 10000 метров самолет набирал бы за 10,8 минут. Практические характеристики оказались немного хуже расчетных. В январе высотный двигатель установили на планере Як-3 (36–20). В феврале провели два пробных полета. Удалось достичь высоты лишь 9000 метров, после чего давление топлива упало до нуля. 19 февраля 1945 года самолет передали в ЛИИ. Тут он получил новый двигатель с наддувом Э-100, а испытания продолжались до 5 мая 1945 года. Кроме того, самолет получил новое вооружение, состоявшее из пушки НС-23 (60 выстрелов). Размах крыльев увеличили на 60 см. двигатель вращал винт ВИШ-105Л-2 диаметром 3 метра. Хотя самолет имел потолок 11500 метров, на практике лететь горизонтально на высотах более 10000 метров истребитель не мог из-за перегрева двигателя.

Работы по созданию высотной модификации Яка-3 велись и на базе машины 44–19, выпущенной на заводе № 292. Истребитель оснастили двигателем М-105ПВ и винтом ВИШ-105ТЛ-2, в конструкцию самолета внесли ряд других изменений. Заводские испытания продолжались с 29 сентября по 7 октября 1944 года. На них не ставилось целью достичь максимального потолка, а шло исследование работы двигателя и измерение скорости полета на разных высотах. Кроме того, аналогичные испытания проводились со стандартным винтом ВИШ-105СВ-01. Двигатель работал неустойчиво, поэтому и эту машину отправили в ЛИИ.

Тут на машину установили новый двигатель ВК-105ПВ с наддувом Э-100, а также внесли в конструкцию машины ряд других изменений. В результате самолет смог подняться на высоту 13300 метров. Возросла и скорость самолета — на 11000 метрах истребитель развил 710 км/ч. Вооружение состояло из пушки НС-23 (60 выстрелов), взлетная масса 2625 кг.

Несмотря на обнадеживающие результаты Як-3ПД с двигателем ВК-105ПВ в серию не пошел, хотя испытания его продолжались до 1947 года.

Это была довольно многочисленная модификация самолета, оснащенного тремя пушками («П» — пушечный). КБ Яковлева получило задание разработать такой самолет 29 декабря 1944 года. Два прототипа должны были быть готовы к испытаниям в январе следующего года, с тем, чтобы с февраля начать серийное производство. Предполагалось, что трех пушек будет достаточно против получившего солидную броню Fw 190. Между блоками цилиндров установили пушку Б-20М с боекомплектом 120 выстрелов, а над двигателем две пушки Б-2 °C с боекомплектом 130 выстрелов на ствол. Масса вооружения оказалась на 11 кг меньше, чем у серийного Як-3. Испытания показали, что летные характеристики самолета не изменились, пилотирование не усложнилось, а отдача пушек не сбивала наводку. После завершения государственных испытаний, продолжавшихся с 23 марта по 9 апреля 1945 года, Як-3П направили в серийное производство. Заводы в Саратове и Тбилиси до середины 1946 года выпустили 596 машин этого типа, причем с 1 августа 1945 года заводы выпускали только пушечную модификацию истребителя.

Хвостовое колесо

Маслорадиатор

Индикатор положения стоек шасси

Полк «Нормандия-Неман» на аэродроме Штуттгарт-Эхтердинген, 17 июня 1945 года. Самолеты несут стандартные советские обозначения и лотарингский крест на хвостах. Во Францию вылетело 42 Як-3, два самолета столкнулись в воздухе под Сен-Дизье.

Работа над этой модификацией началась в тот же день, что и над Як-3П. Для переделки использовали серийный Як-3 (36–20), выпущенный 8 января 1945 года. Уже на следующий день самолет отправили для испытаний в Москву. Первый полет состоялся 24 января 1945 года. Як-3Т также нес усиленное вооружение. Литера «Т» обозначала «танковый», поскольку самолет был вооружен пушкой большого калибра. Вместо пушки ШВАК и пулеметов УБС на Як-3Т установили 37-мм пушку Н-37 с укороченным (на 150 мм) стволом и боекомплектом 25 выстрелов и две пушки Б-2 °C калибра 20 мм с боекомплектом 100 выстрелов на ствол. 37-мм пушка системы Нудельмана прежде устанавливалась на Як-9Т и Як-9УТ. Несмотря на заметный калибр пушки, отдача не сказалась на точности стрельбы. Кабина пилота была сдвинута на 400 мм к хвосту, что лишь на немного ухудшило обзор вперед, но улучшило обзор назад. Сдвинуть кабину пришлось для того, чтобы разместить пушку Н-37.

Изголовье из бронестекла убрали, а из обтекателя втулки торчал ствол 37-мм пушки. Из кабины убрали бронеспинку и бронеподлокотник. Емкость топливных баков сократили с 372 до 355 литров. Дополнительно сняли некоторые вспомогательные узлы в надежде снизить массу самолета. Тем не менее, летные качества истребителя немного ухудшились: скорость у земли сократилась до 560 км/ч, а на высоте 4100 м — до 629 км/ч. В управлении самолет по-прежнему оставался простым, однако вновь вылезли казалось бы навсегда устраненные недостатки: протечки масла, перегрев масла и воды. Недостаточно прочным оказалось и крепление пушек Б-2 °C.

Государственные испытания продолжались с 17 февраля по 27 апреля 1945 года. На них обнаружились все упомянутые недостатки. Тем не менее, в итоговом отчете утверждалось, что самолет Як-3Т будет полезным для советских ВВС. Поэтому машину отправили назад в ОКБ Яковлева для устранения недостатков. Было сделано многое (винт ВИШ-105Л-28 заменили на серийный ВИШ-105СВ-01, изменили конструкцию ступицы винта, увеличили емкость маслобака), но устранить недостатки не удалось. Двигатель быстро перегревался, коптил, дымил и вибрировал. Война кончилась и необходимость в «танковом» истребителе отпала.