Первый самолет Ла-7 ВВС получили в июне 1944 г., однако испытания в условиях фронта были проведены на базе 63-го ГИАП с 15 сентября по 15 октября 1944 г. под руководством командира полка полковника Горбатова. Помимо превосходных летных характеристик испытания выявили и ряд недостатков — часто отказывала гидравлика, отмечались перебои в работе мотора. Последний дефект оставался настоящим бичом Ла-7 до самого конца войны; связан он был с переносом воздухозаборников с капота мотора в корни плоскостей крыла — места, более уязвимые с точки зрения попадания пыли на взлете и посадке, пыль и частицы грунта приводили к отказам двигателя. В морозную погоду, когда Ла-7 проходил Государственные испытания, пыли на аэродромах не было, поэтому дефект вовремя выявить не смогли. Попыткой избавиться от дефекта стал монтаж фильтров на воздухозаборники и появление дополнительных воздухозаборников на нижней поверхности плоскостей крыла перед колодцами уборки колес основных опор шасси. Государственные испытания доработанный таким образом самолет (заводской номер 38102663 проходил с мая по конец июня 1945 г., результаты испытаний признали неудовлетворительными. Отказы двигателя случались на Ла-7 гораздо более часто, чем на Ла-5ФН.
Самолеты различных серий выпуска внешне отличались друг от друга мелкими деталями, как-то — формой панелей, закрывающих стыки плоскостей крыла и фюзеляжа, месторасположением ОУКОЯТКИ открытия фонаря кабины и т. п. Нередко разного рода незначительные усовершенствования в конструкцию самолета вносили механики строевых частей ВВС, наиболее распространенными из которых являлись установка зеркала заднего вида и улучшение вентиляции кабины.
Предусматривалось, что стандартным вооружением Ла-7 станут три 20-мм автоматических пушки Б-20 конструкции Березина, однако к моменту начала серийного производства истребителей новые пушки довести не успели. В результате — практически на всех Ла-7 (исключая сравнительно небольшую серию) вооружение не отличалось от вооружения истребителя Ла-5.
Как отмечалось выше, отстрел оружия в ходе Государственных испытаний прототипа Ла-7 не производился, стрельбовые испытания Ла-7, вооруженный тремя пушками Б-29, прошел только в июне 1944 г. Летчик И.А. Доброскин из НИИ ВВС выполнил по программе пять полетов. Испытания завершились 30 июня неудачей — выброшенная стреляная гильза повредила стабилизатор самолета. Тем не менее, трехпушечный вариант рекомендовали к запуску в серийное производство приказом ГКО № 6681 от 10 октября 1944 г. Оружейный завод в Коврове немедленно приступил к выпуску пушек Б-20. Дальнейшие испытания проводились на самолете с заводским номером 38100358 с 25 января по 7 февраля 1945 г. и, также как и предыдущие, завершились неудачно.
Завод № 381 изготовил 381 истребитель Ла-7, вооруженный тремя пушками Б-20.
Надежность пушки Б-20 была ниже требуемой, что подтвердили испытания трехточечного Ла-7 в НИИ ВВС с 10 сентября по 10 октября 1945 г. Из трех самолетов (заводские номера 45214414, 45214415, 45214416), принимавших участие в испытаниях, ни на одном не удалось достичь требуемого показателя в 5000 отстрелянных с одного самолета без отказов снарядов. На первом истребителе этот показатель составил 3275 снарядов, на втором — 3222, на третьем — 3155.
Попыткой решить проблемы в надежностью пушек Б-20 кардинальным образом стала установка на Ла-7 пушки НС-23 калибра 23 мм. Самолет с новым вооружением проходил испытания с 20 по 31 июля 1945 г., результаты вновь оказались разочаровывающими — оружие работало ненадежно. Более успешными стали повторные испытания вооруженного пушками НС-23 истребителя Ла-7, проходившие со 2 по 10 октября 1945 г. Пушка НС-23, наряду с Б-20, была принята на вооружение. Заслуживает сожаления тот факт, что для Ла-7 выбрали именно Б-20. До окончания войны в Европе заводы изготовили в общей сложности 3 977 истребителей Ла-7, 2957 из них поступили на вооружение строевых частей ВВС (по состоянию на 1 мая 1945 г.), 198 машин были переданы истребительной авиации военно-морского флота.
Выпуск Ла-7 продолжался до конца 1945 г., всего построили 6 158 машин. Завод НКАП № 21 в Горьком построил 4610 самолетов, московский завод № 381 -1298, завод № 99 в Улан-Удэ — 250 истребителей.
Истребитель Ла-7 показал себя надежным и перспективным самолетом, подходящей платформой для различных экспериментов. В 1943 г. перед конструкторами КБ Лавочкина была поставлена задача создать истребитель, способный достигать потолка в 13–14 000 м и перехватывать высотные разведчики люфтваффе, в частности самолеты Ju-388 из группы подполковника Роуэлла, которые время от времени пролетали даже над Москвой. Аналогичные задания получили также КБ Яковлева, Микояна и Гуревича.
В КБ Лавочкина за работы по высотному перехватчику отвечал заместитель Главного конструктора Семен Михайлович Алексеев. Алексеев видел два способа достичь поставленной задачи — поднять высотность двигателя за счет установки турбокомпрессора конструкции инженера Трескина (этот турбокомпрессор уже испытывался на ЛаГГ-3) или поставить дополнительный ракетный двигатель.
Оснащенный турбокомпрессором Ла-7ТК появился в июле 1944 г. Двумя турбокомпрессорами ТК-3 оснастили один из первых серийных Ла-7 с мотором АШ-82ФНВ. Двигатель АШ-82ФНВ прототипа запускался только с помощью автостартера, поэтому на самолете Ла-7ТК стоял винт ВИШ-105В, имевший втулку-муфту, к которой подсоединялся автостартер. Самолет показал на испытаниях скорость на высоте 8000 м 676 км/ч, потолок составил 11 000 м. Хорошие результаты, однако недостаточные для перехвата высотных разведчиков. В то же время на советско-германском фронте с рабочими высотами авиации порядка 5000 м в подобных высотных истребителях не было необходимости.
В течение 1944 г. изготовили десять истребителей Ла-7ТК, в серийное производство данная модель не передавалась. Все построенные машины переждали ПВО Москвы. Вооружение Ла-7ТК состояло us одной 20-мм пушки ШВАК, установленной по левому борту.
Еще одним вариантом Ла-7 стал самолет, оснащенный мотором АШ-71ТК мощностью 2027 л.с. К ожидаемому улучшению летных характеристик установка АШ-71ТК не привела. Планер прототипа Ла-7 использовался для проверки влияния на летные характеристики установки двигателя АШ-83. С мотором АШ-83 скорость самолета на высоте 7400 м составила 725 км/ч. Ла-7/АШ-83 имел вооружение из двух 23-мм пушек НС-23. Заводские испытания этой модификации завершились 12 сентября 1945 г. — слишком поздно для запуска в серийное производство, война уже закончилась.
Ла-7Р
Реактивный двигатель позволял резко улучшить скоростные качества Ла-7. Рассматривалась возможность установки на самолет жидкостно-реактивного двигателя РД-1 конструкции Валентина Петровича Глушко, прямоточного воздушно-реактивного двигателя М.М. Бондарюка и пульсирующего реактивного двигателя В.Н. Челомея.
Первым на Ла-7 установили ЖРД конструкции Глушко. Этот двигатель уже был опробован на бомбардировщики Пе-2РД, третий мотор на самолете Петлякова ставился в хвостовой части планера между килями. Отвечал за летные испытания Пе-2РД будущий Главный конструктор ракетно-космических систем Сергей Павлович Королев. На Ла-7 ЖРД устанавливался внутри фюзеляжа и крепился к 15-му шпангоуту фюзеляжа. В качестве горючего использовался керосин, окислителя — азотная кислота, оптимальное соотношение компонентов — 2:1. Сразу за кабиной устанавливался 90-литровый бак для керосина, в центральной части фюзеляжа — 170-литровый бак для азотной кислоты. Установка дополнительных баков и ЖРД привела к сокращению запаса горючего для основного мотора, АШ-82ФН был способен работать лишь в течение 27 минут. Стандартный топливный бак азотная кислота быстро разъедала, поэтому пришлось ставить бак из нержавеющей стали. Замена бака привела к серьезной задержке в реализации программы. Помимо проблем с баком возникли сложности с обеспечением коррозионной стойкости самого ЖРД и внедрением мероприятий по предотвращению попадания кислоты на деревянную конструкцию планера. Кроме того, требовалось очень точно поддерживать соотношение поступления компонентов в ЖРД при его работе, неточная дозировка подачи горючего или окислителя могло привести к взрыву. Не стоит забывать и том, что азотная кислота представляла опасность для обслуживающего самолет технического персонала, степень опасности многократно возрастала в момент заправки.
Установка ЖРД сместила центр тяжести самолета, чтобы скомпенсировать массу ракетного мотора и баков с керосином и кислотой пришлось перенести из крыла в переднюю часть фюзеляжа (по типу Ла-5) воздухозаборники нагнетателя. Мощность, необходимая для работы насосов подачи топлива и горючего к ЖРД отбиралась от АШ-82ФН. Практика показала, что система подачи керосина работает ненадежно, из-за частого появления трещин и отверстий в топливопроводах. Дабы избежать потерь топлива все топливопроводы попробовали поместить в стальной контейнер. Несмотря на принятые меры и постоянный контроль за состоянием трубок, отказы продолжались. Заправкой самолета руководил Р.А. Арефьев, первый полет на оснащенном ЖРД Ла-7 летчик-испытатель Г.М. Шиянов выполнил в конце 1944 г.
До конца мая 1945 г. летчики Г.М. Шиянов и В.А. Давыдов совершили 15 испытательных полетов. ЖРД работал в течение 2–3 минут и развивал тягу 300 кг. Ресурс «горячих» узлов ракетного мотора составлял всего 45 минут. Со включенным ЖРД истребитель разгонялся до 742 км/ч — прибавка в скорости была явно недостаточной. Весной 1945 г. был готов второй прототип Ла-7Р, изготовленный с учетом опыта, полученного на первой машине. На втором прототипе изменили конфигурацию хвостовой части фюзеляжа, усовершенствовали топливную систему, электрозажигание сменил химический стартер. Доработанный ЖРД получил обозначение РД-1Х (X — химический запуск). Модернизированный истребитель развил на высоте 6 300 м скорость 795 км/ч, его потолок составил 13 000 м, в то же время характеристики самолета при неработающем ЖРД резко снизились по сравнению с обычным Ла-7. Дополнительная прибавка в 235 кг (масса ЖРД) негативно сказалась на маневренности самолета и на его летных характеристиках, которые стали ниже, чем у любого истребителя того времени. Вместе с тем чрезвычайно короткое время работы ЖРД делало проблематичным использование ракетного двигателя в реальном бою. В ходе испытаний Шиянов, по меньшей мере, дважды рисковал жизнью; дважды ЖРД взрывался, причем один раз в полете. Тем не менее, Шиянов приспособился к особенностям техники пилотирования Ла-7Р, которая отличалась от управления стандартным Ла-7 особенно в полете с полностью заправленными баками и не включенным ЖРД, на этом режиме полета в кабину проникали пары азотной кислоты.