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.

Фюзеляж собирался из металлической передней фермы и деревянного монокока, выполненного зацело с килем. Каркас монокока состоял из четырёх лонжеронов и набора шпангоутов. Фюзеляж и центроплан образовывали единое целое. Кабину пилота закрывал сдвижной фонарь, стопорящийся в открытом и закрытом положениях. Лётчика прикрывала бронеспинка толщиной 8,6 мм, защищавшая от прямого попадания пуль и осколков зенитных снарядов.

Конструкция консоли крыла.

Каркас фюзеляжа.

Лафет пулемётов и ферма крепления подкосов моторамы.

Кресло пилота.

Руль направления.

Педали ножного управления.

Горизонтальное оперение — свободнонесущее. Стабилизатор — двухлонжеронный, деревянный, с фанерной работающей обшивкой. Его две половины крепились к хвостовой части фюзеляжа. Руль высоты с триммером имел дюралевый каркас, обшитый полотном, и тоже состоял из двух половин.