Неудовлетворительные лётные 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 серьёзного 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 лётных 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 счёт некоторого снижения высотности удалось поднять взлётную 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 определённую проблему. Этот путь привёл 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 ещё 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 ещё 30 таких же машин и подготовил к сдаче столько же, но без предкрылков.

Все самолёты 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 «облегчённому» варианту: одна пушка ШВАК и один пулемёт 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 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.