Согласно приказу НКАП от 9 декабря 1940 г. серийное производство ЛаГГ-3 предполагалось организовать параллельно на пяти предприятиях: первыми должны были его начать заводы № 21 в Горьком (ныне Нижний Новгород), № 31 в Таганроге и № 23 в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург). Гудкова оставили в Химках, назначив главным конструктором ОКБ-301 (там он занялся истребителем Гу-1, повторявшим компоновку американской "Аэрокобры"), Горбунова направили помогать освоению выпуска в Таганрог, а Лавочкина с той же целью - в Ленинград. Но пробыл Лавочкин там недолго, вскоре ему приказали выехать в Горький и возглавить опытное производство на заводе № 21, ставшем головным по выпуску новых истребителей. В декабре 1940 г. Семен Алексеевич прибыл туда с частью коллектива ОКБ-301.
Первым налаживать серийное производство истребителей начал ленинградский завод № 23. На декабрь 1940 г. предприятию запланировали выпуск пяти ЛаГГ-1. Фактически же серийные машины стали покидать заводские цеха в следующем году уже в варианте ЛаГГ-3. Первый самолет вышел на аэродром в феврале 1941 г. До эвакуации ленинградцы смогли сдать заказчику лишь 65 истребителей.
С января 1941 г. производство ЛаГГ-3 развернулось в Горьком. Параллельно там продолжали строить И-16. ЛаГГ-3 считался цельнодеревянной машиной (при этом лонжероны, носки крыла и некоторые мелкие детали изготавливались из дельта-древесины), исключение составляли металлические каркасы рулей высоты и поворота, обтягивавшиеся перкалем. Из-за этого заводу пришлось несколько перестроить производство. Дело в том, что на ранее выпускавшемся истребителе И-16 (тип 29) 10% приходилось на деревообработку, а 32% - на изготовление деталей и агрегатов из алюминиевых сплавов. При освоении ЛаГГ-3 (именовавшемся на предприятии "тип 31") все было наоборот. Свыше трети объема производства занимали деревянные узлы, и лишь 12 % - дюралюминиевые.
Первый серийный самолет, собранный в Горьком, был поднят в воздух 23 января летчиком Никашиным. На машине выявили столько дефектов, что военную приемку она прошла только 24 февраля. Один из первых истребителей, изготовленных заводом № 21, использовали для совместных испытаний. Для быстроты их проводили прямо на заводском аэродроме В начале 1941 г. в Горький выехала бригада НИИ ВВС во главе с ведущим инженером М.И. Таракановским. Ведущим летчиком был А.И. Никашин. Испытания завершились в апреле. В заключении отчета отмечалось, что штопор до двух витков с недобранной ручкой и пикирование до приборной скорости 700 км/ч безопасны. Опять рекомендовалось устранить выявленные ранее недостатки. А что мог предложить НИИ, если решение о принятии на вооружение нового истребителя принималось Политбюро!
На первомайском параде 1941 г. в Москве запланировали показ 50 истребителей ЛаГГ-3, однако к 22 апреля в наличии имелось лишь 20, к тому же не лишенных производственных дефектов, самолетов. У них на стоянке самопроизвольно складывались костыли и основные стойки шасси, отказывали тормоза. Причина крылась в подтекании жидкости из гидросистемы. Кончилось тем, что костыли просто законтрили в выпущенном положении. До праздника оставалось чуть больше недели, и промышленность делала все, вплоть до грубых отклонений от технологии производства, лишь бы эти машины пролетели над Красной площадью. А потом их снова дорабатывали, превращая из парадных в боевые.
Завод № 21 торопился войти в весьма жесткий график поставок. Из-за спешки в ходе серийного производства качество изготовления самолетов постоянно ухудшалось. Плохая внешняя отделка, переход к неубирающемуся костыльному колесу и установка мачты радиоантенны заметно ухудшили летные данные.
Долго не могли определиться с составом вооружения ЛаГГ-3. Это было связано с дефицитом авиационных пушек и крупнокалиберных пулеметов, а также со стремлением сочетать огневую мощь с достаточно высокими летными данными (для чего истребитель всячески пытались облегчить). Поскольку пушку МП-6 забраковали, ее решили заменить третьим крупнокалиберным пулеметом. В связи с этим завод № 21 первые три серии ЛаГГ-3 комплектовал четырьмя синхронными пулеметами ШКАС и БС (по паре тех и других) и одним пулеметом БК, стоявшим в развале мотора. С 76-й машины 3-й серии БК заменили на 20-мм пушку ШВАК, но для снижения веса убрали один БС (с правой стороны). В первом полугодии завод № 21 выпустил 214 машин (менее половины запланированных). Не все они дошли до строевых полков, поскольку часть самолетов осталась в распоряжении ОКБ и НИИ ВВС.
В феврале 1941 г. к выпуску нового истребителя подключились заводы № 31 в Таганроге (там первый самолет поднялся в воздух 23 февраля) и № 165 в Ростове, а в мае - завод № 153 в Новосибирске. Однако все они сдавали машин меньше, чем одно предприятие в Горьком. В марте нарком Шахурин предложил развернуть изготовление ЛаГГ-3 еще и на заводе № 600 в Урумчи (Китай), но эта идея не нашла поддержки в правительстве.
В результате доработок и устранения наиболее важных дефектов вес пустого самолета постоянно возрастал, а время от времени выявлялись новые все новые недостатки. Так, за неделю до начала войны ЛаГГ-3 преподнес неожиданный сюрприз. На самолете, пилотируемом К.А. Груздевым, в полете сорвало фонарь кабины, что чуть не закончилось катастрофой. Опять последовали переделки и испытания.
Машины выпуска первой половины 1941 г. были тяжелее опытного образца примерно на 70 кг. Соответственно максимальная скорость упала до 550 - 555 км/ч, ухудшились скороподъемность и маневренность. Несколько снизилась и дальность полета. Чтобы улучшить летные данные, решили частично пожертвовать запасом горючего. На самолетах 7-й серии емкость каждого бака в консолях уменьшили на 40 л. Суммарный запас теперь составлял не 410, а 340 л.
Такая машина (№3121715) в августе - сентябре 1941 г. прошла контрольные испытания в НИИ ВВС. На ней в развале мотора установили пушку ШВАК с боезапасом 150 патронов, в передней части фюзеляжа располагались синхронный БС с 200 патронов и пара ШКАСов с общим запасом 1300 патронов. Летчика защищала 8,6-мм бронеспинка, а протектированные бензобаки имели систему заполнения нейтральным газом. Усовершенствованный мотор М-105ПА отличался беспоплавковым карбюратором, лучше работавшим при маневрах с отрицательными перегрузками; мощность его осталась той же, что у М-105П. Имелась радиостанция РСИ-4. На основных стойках шасси поставили более крупные колеса размером 650 х 200 мм, что, безусловно, улучшило проходимость машины по раскисшему грунту.
При весе 3280 кг максимальная скорость истребителя не превышала 549 км/ч, что было связано с ухудшением аэродинамики самолета. Чтобы привести в норму температурный режим работы мотора, конструкторы увеличили угол отклонения створки водяного радиатора. Переднюю кромку крыла исказили "наплывы", появившиеся из-за большего размера колес. Отрицательно повлияли также вынужденный отказ от уборки костыля и введение наружных балансиров руля поворота. Вдобавок в полете нередко отсасывало плохо подогнанные посадочные щитки.
Чтобы снизить вес и все-таки поднять летные данные до приемлемого уровня, с 11-й серии от консольных баков отказались совсем, пожертвовав дальностью полета ради скорости. При необходимости рассчитывали использовать подвесные баки, но фактически их установили только на небольшой серии истребителей для морской авиации, изготовленной в Горьком в сентябре 1941 г. Чуть раньше, с 81-го самолета 10-й серии, перестали монтировать пулеметы ШКАС. После этого ЛаГГ-3 утерял преимущество в секундном залпе по сравнению с более легким Як-1. Вскоре ликвидировали и уже ненужные обтекатели ШКАСов.
С 12-й серии (с 97-й машины) на истребителе предусмотрели подвеску восьми реактивных снарядов РС-82. При этом существовало опасение, что деревянная обшивка крыла может пострадать от воздействия струй раскаленных газов. Поэтому сначала попробовали установить снизу тонкую металлическую обшивку, затем начали экспериментировать с огнеупорным полотном. В сентябре 1941 г. в НИИ ВВС завершились испытания доработанного ЛаГГ-3 4-й серии с восемью реактивными снарядами РС-82 под крылом. По сравнению с истребителем № 3121715, этот самолет за счет вооружения потяжелел на 220 кг. Увеличение аэродинамического сопротивления и веса машины повлекли за собой ухудшение летных данных. Так, скорость в зависимости от высоты снизилась на 30 - 36 км/ч, потолок - на 300 м, хотя на скороподъемность дополнительное вооружение почти не повлияло. В то же время, как говорилось в отчете об испытаниях, "при испытаниях выявлена равноценная стойкость предохранительного покрытия нижней поверхности отъемных частей крыла, как огнеупорным полотном, так и дюралевым листом 0,5 мм толщиной". Это обстоятельство позволило отказаться от металлической обшивки, кстати, закрывавшей собой посадочную фару.
На последующих сериях ЛаГГ-3 предусматривали подвеску не восьми, а шести РС-82. Надо сказать, что реактивное вооружение вообще не получило на этих истребителях широкого распространения.
Упомянутый выше самолет имел еще одно интересное отличие. В фюзеляже, по инициативе и при непосредственном участии НИИ ВВС (прежде всего техни-ка-испытателя И.В. Жулева), за кабиной пилота сделали люк. Задуманный для перевозки грузов весом до 80 кг, облегчения осмотра, а также ремонта внутри-фюзеляжных коммуникаций, в годы войны он послужил и на ином поприще. Размеры люка позволяли свободно забраться в фюзеляж человеку; последнее обстоятельство уберегло от плена многих летчиков, сбитых над территорией противника и вывезенных оттуда товарищами.
Испытания в ЛИИ в сентябре другого серийного истребителя показали, что скорость, по сравнению с опытным образцом, снизилась на 51 км/ч. Возник вопрос - каковы же основные причины этого? Самолет № 31211062 подвергли специальной доработке, внеся много мелких изменений, улучшающих аэродинамику и работу мотоустановки. В октябре 1941 г. летчик-испытатель Шемя-тинков облетал эту машину. При полетном весе 3117 кг, с убранным костылем и полностью закрытым водорадиатором на высоте 4960 м на этом самолете получили скорость 580 км/ч, а время набора 5000 м - 6,7 мин. Для серийных ЛаГГ-3 выпуска 1941 г. это были наилучшие показатели. Большинство опробованных на самолете № 31211062 новинок решили постепенно внедрить в серию. Но несмотря на все старания конструкторов, ЛаГГ-3 продолжал уступать по летным данным как истребителям противника, так и яковлевскому Як-1, поступавшему в ВВС во все больших количествах.
При этом качество серийной продукции продолжало ухудшаться. Место квалифицированных рабочих заняли женщины и подростки. Остро не хватало материалов, полуфабрикатов и различных элементов оборудования и вооружения. Падало качество комплектующих, поставлявшихся смежными предприятиями. Все это сказывалось на летных данных истребителей.
Контрольные испытания, проведенные весной 1942 г. в НИИ ВВС, показали, что хотя полетный вес машины № 3121232, укомплектованной только пушкой ШВАК и пулеметом БС, уменьшился на 230 кг, максимальная скорость снизилась до 539 км/ч.
Планер ЛаГГ-3, проектировавшийся в расчете на мощный мотор М-106, был слишком тяжел для М-105П. Самолету явно не хватало тяговооруженности. Несоответствие взлетного веса самолета мощности двигателя М-105 проявилось уже в первых полетах, и коллектив конструкторского бюро делал все возможное, чтобы привести в соответствие машину и ее мотоустановку. С одной стороны, искали пути облегчения планера, с другой - изучали возможности монтажа альтернативных двигателей. В плане опытных работ завода № 21 на 4-й квартал 1941 г. значились два истребителя с моторами М-107П, самолеты с нагнетателем Трескина и высотной кабиной, а также вариант ЛаГГ-3 со звездообразным мотором воздушного охлаждения ЛаГГ-3 29-й серии завода № 21 с подвесными баками, М-82, разработанный под руководством М.И. Гудкова.
Машина с двигателем М-107П должна была иметь посадочную скорость 140 км/ч, максимальную - не ниже 660 км/ч на высоте 6000 м; время набора высоты 5000 м - 5,5 мин, практический потолок - 11 000 м и дальность - 1000 км. Кроме пушки калибра 23 мм, в состав вооружения планировалось включить по паре пулеметов БС и ШКАС.
Первый опытный образец самолета с двигателем М-107П построили еще во 2-м квартале 1941 г., но лишь 8 августа приказом НКАП летчиком-испытателем этой машины назначили ГА. Мищенко. До конца года успели определить летные характеристики до высоты 4500 м. С оснащением ЛаГГ-3 мотором М-107 явно поторопились, поскольку двигатель работал в очень напряженном тепловом режиме, а для его охлаждения не хватало площади ни водяных, ни масляных радиаторов. Более того, обнаружился задир поршней и ряд других дефектов самого мотора. К лету 1942 г. стало ясно, что двигатель еще нужно доводить, и все работы по установке М-107 на самолеты отложили до лучших времен.
Постройку ЛаГГ-3 с высотной кабиной прекратили в связи с эвакуацией завода № 482, который должен был ее изготовить, а вот двухскоростной нагнетатель Трескина действительно установили на самолет и облетали в 1-м квартале 1942 г. В ходе заводских испытаний нагнетатель заменили на трехскоростной типа Э-42А, успев снять летные характеристики лишь на двух его скоростях.
Сразу после начала войны планы всем заводам резко увеличили. При этом реально основная тяжесть легла на горьковский завод № 21. С сентября 1941 г. началась эвакуация предприятий из Ленинграда и Таганрога. Завод № 23 при этом был поглощен другим, и изготовление ЛаГГ-3 с сентября прекратил.
Из Таганрога оборудование и рабочих перебросили в Тбилиси, но требовалось время для развертывания производства.
В Новосибирске параллельно с ЛаГГ-3 делали Як-7. Так что все эти предприятия, по сравнению с горьковским заводом, вносили очень небольшой вклад в поставки самолетов фронту. Завод № 21 на некоторое время стал вообще самым мощным предприятием в стране по выпуску истребителей. До конца 1941 г. Он сдал 1445 ЛаГГ-3. Среди них 20 самолетов были вооружены пушками АП-37(Ш-37) калибра 37 мм и еще пять - различными пушками меньшего калибра, включая МП-6, ВЯ-23 и опытную пушку конструкции Салищева - Галкина. В единственном экземпляре построили двухместный пассажирский ЛаГГ-3 (№ 312129).
Неудовлетворительные летные данные истребителя привели к тому, что его выпуск начали сворачивать. В январе 1942 г. вышло постановление ГКО о снятии машины с производства в Новосибирске. Начиная с декабря 1941 г. периодически рассматривался вопрос о прекращении сборки ЛаГГ-3 и в Горьком.
Правда, после возвращения из эвакуации в апреле 1942 г. завода № 301, там, наряду с ремонтом доставленных с фронта машин, выпустили небольшую партию новых ЛаГГ-3, но серьезного влияния на его производство в целом это не оказало.
Лавочкин боролся за свою машину, сделав упор на повышение тяговооруженности. Путей существовало два: использовать усовершенствованные варианты проверенного М-105 или переходить на принципиально иной двигатель. Работали по обоим направлениям.
Кстати, недостаточная мощность М-105 сдерживала улучшение летных характеристик не только ЛаГГ-3, но и яковлевских истребителей. В начале 1942 г. по инициативе НИИ ВВС и ОКБ А.С. Яковлева мотор форсировали по наддуву. За счет некоторого снижения высотности удалось поднять взлетную мощность с 1020 до 1210 л.с, а номинальную с 1100 л.с. на высоте 2000 м до 1260 л.с. на 700 м.
Эта добавка оказалась весьма существенной. ЛаГГ-3 с М-105ПФ мог летать на 25 - 28 км/ч быстрее.
Вторым направлением стал переход на значительно более мощный М-82. Приспособить этот двухрядный звездообразный двигатель воздушного охлаждения к планеру ЛаГГ-3 представляло собой определенную проблему. Этот путь привел позднее к появлению весьма удачного истребителя Ла-5.
Но наркомат не хотел ждать. 8 апреля 1942 г. вышел приказ о переводе завода № 21 на выпуск Як-7. Конструкторское бюро Лавочкина должно было перебраться в Тбилиси, где собирались продолжать выпуск ЛаГГ-3. Однако еще в марте начал летать опытный образец будущего Ла-5 (называвшийся тогда ЛаГГ-3 М-82). Удачно пройдя государственные испытания, он был запущен в серийное производство.
Решение о переходе на Як-7 отменили. Завод № 21 продолжил выпуск ЛаГГ-3. В цехах их постепенно вытесняли Ла-5, для которых использовали уже готовые планеры с доработкой фюзеляжа. При этом ГКО постановлением от 19 мая 1942 г. обязал заводы №21 и №31 не позднее 25 мая перейти на выпуск ЛаГГ-3 только с моторами М-105ПФ. Согласно другому постановлению, от 7 июня 1942 г., завод № 21 должен был строить ЛаГГ-3 с автоматическими предкрылками и убирающимся костыльным колесом, а также с улучшенной компенсацией элеронов и рулей высоты. Выпуск первых усовершенствованных машин требовалось начать с 1 июля, но завод, занятый переходом на Ла-5, эти распоряжения фактически не выполнил: на 12 июля заказчик принял лишь семь ЛаГГ-3 с предкрылками. В том же месяце завод построил еще 30 таких же машин и подготовил к сдаче столько же, но без предкрылков.
Все самолеты двух последних серий, 28-й и 29-й, сдававшихся в Горьком летом 1942 г., имели моторы М-105ПФ. Общий выхлопной коллектор заменили тремя сдвоенными патрубками. Консольные бензобаки восстановили. Вооружение соответствовало "облегченному" варианту: одна пушка ШВАК и один пулемет БС. В соответствии с приказом НКАП от 13 июля директору завода № 293 Болховитинову и главному конструктору М.И. Гудкову поручили установку на ЛаГГ-3 новой 20-мм пушки Березина, но из этого ничего не вышло.
Завод № 21 полностью перешел на выпуск Ла-5, на которые истратили весь оставшийся задел планеров. Еще почти полгода новые истребители представляли собой переделку недостроенных ЛаГГ-3.
