Идея установки на ЛаГГ-3 крупнокалиберных пушек для борьбы с бронетехникой противника зародилась у М.И. Гудко-ва еще в 1940 г., а разработка модификации истребителя с 37-мм пушками Та-убина или Шпитального началась весной 1941 г. Первая в ЛаГГ-3 вообще не помещалась. С Ш-37 (АП-37) Шпитального было несколько проще, но крепление ее на двигателе допускало лишь ограниченное число выстрелов (крепеж расшатывало, и точность стрельбы резко падала). А о боезапасе и говорить нечего, удалось втиснуть лишь 21 патрон вместо 50 по заданию. Даже при снятом пулемете БС боекомплект не превышал 30 патронов.
В первый противотанковый самолет 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 пулемета БС. Взлетный вес истребителя составил 3318 кг.
Спеша предъявить машину военным, заводские испытания в полном объеме 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 летчиков, техника пилотирования не изменилась. При стрельбе из крупнокалиберной пушки как одиночными выстрелами, так и очередями до 20 снарядов режим полета не менялся. В заключении акта по результатам испытаний, утвержденного за 16 дней до начала войны, говорилось:
"После проведенных доводок... авиационная моторная пушка калибра 37 мм системы Б.Г. Шпитального, установленная на ЛаГГ-3 М-105П, государственные испытания выдержала.
Для отработки боевого применения... ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой... и проверки надежности установки в условиях эксплуатации строевыми частями ВВС КА необходимо построить войсковую серию с 37-мм пушкой и двумя БС для укомплектования одного полка в количестве 70 - 75 самолетов".
В сентябре 1941 г. три самолета 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 самолет 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 самолет вооружался одним пулеметом БС с боекомплектом 140 патронов.
С 25 августа по 1 сентября 1942 г. этот ЛаГГ-3 прошел государственные испытания, показавшие, что применение предкрылков и аэродинамической компенсации рулей облегчило управление самолетом (хотя управление рулем поворота оставалось еще довольно тяжелым); время виража, несмотря на увеличение полетного веса, сохранилось прежним; улучшилась поперечная устойчивость. Самолет 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 отчета отмечалось, что самолет может использоваться для поражения танков и бронемашин с броней 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 путем замены ствола. Причина заключалась в появлении более совершенного орудия - НС-37 конструкции Нудель-мана и Суранова.
ЛаГГ-3 с НС-37 успешно прошел 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, оснащенными Ш-37, они получились значительно легче. В связи с переходом завода № 21 на выпуск Ла-5, последующее производство противотанковых ЛаГГ-3 осуществлялось в Тбилиси.
