Для отработки боевого применения… ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой… и проверки надёжности 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 самолётов».
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.
ЛаГГ-3 № 31213445 с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-105СВ. Он был вооружён пушкой НС-37 и пулемётом БС. Государственные испытания, август 1942 г.
Носовая часть самолёта № 31213445. Хорошо видны выпущенные предкрылки и индивидуальные выхлопные патрубки.
Установка 37-мм пушки НС-37 и 12,7-мм пулемёта БС. Панели капота сняты.
С 25 августа по 1 сентября 1942 г. этот ЛаГГ-3 прошёл государственные испытания, показавшие, что применение предкрылков и аэродинамической компенсации рулей облегчило управление самолётом (хотя управление рулём поворота оставалось ещё довольно тяжёлым); время виража, несмотря на увеличение полётного веса, сохранилось прежним; улучшилась поперечная устойчивость. Самолёт 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 отчёта отмечалось, что самолёт может использоваться для поражения танков и бронемашин с бронёй 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 путём замены ствола. Причина заключалась в появлении более совершенного орудия — НС-37 конструкции Нудельмана и Суранова.
ЛаГГ-3 с НС-37 успешно прошёл 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, оснащёнными Ш-37, они получились значительно легче. В связи с переходом завода № 21 на выпуск Ла-5 последующее производство противотанковых ЛаГГ-3 осуществлялось в Тбилиси.