начавшаяся война помешала последнему предприятию стать самолетостроительным). С.А. Лавочкин отправился главным конструктором в Горький, а В.П. Горбунов — в Таганрог. Третий соавтор И-301 М.И. Гудков остался на заводе № 301 и занялся проектированием нового самолета по типу американской «Аэрокобры» (его истребитель Гу-1 оказался неудачным и разбился в первом же полете).
После нападения Германии на Советский Союз 22 июня 1941 г. ВВС Красной Армии стали нести тяжелые потери, обусловленные ошибками руководства, неосвоенностью летчиками новой техники, слабой подготовкой экипажей и, в значительной степени, недостаточно высокими техническими характеристиками советских самолетов по сравнению с основным противником — германским истребителем Bf 109F. По мнению, сформировавшемуся у командования советских ВВС и руководства авиапромышленности, самолет ЛаГГ-3 серьезно уступал другому советскому истребителю, Як-1, по скорости, маневренности и простоте управления, поэтому было высказано предложение о целесообразности прекращения серийного производства ЛаГГ-3.
С.А. Лавочкин еще в конце 1941 г. начал поиск путей спасения своего детища. Первоначально его надежды были связаны с новейшим V-образным двигателем М-107 взлетной мощностью 1650 л.с., однако его разработка серьезно затянулась. Между тем на моторостроительном заводе № 19 в Перми скопилось более 400 новых моторов М-82 воздушного охлаждения мощностью 1700 л.с. конструкции Аркадия Дмитриевича Швецова, которые оказались не востребованными самолетостроителями. Этот двигатель был почти в полтора раза тяжелее установленного на ЛаГГ-3 мотора М-105П и имел гораздо больший «лоб» (миделевое сечение). Лавочкин считал, что без значительных переделок планера (которые привели бы к срыву серийного производства) установить М-82 на ЛаГГ-3 не удастся, но, уезжая в Москву по вызову наркома авиапромышленности, неохотно дал своему заместителю Семену Михайловичу Алексееву разрешение «покрутить эту идею» с двумя-тремя сотрудниками. Оказалось, что при минимальных переделках (новая моторама, капоты и легкая фанерная фальшобшивка по бортам фюзеляжа, все остальное заимствовали от ЛаГГ- 3) установить М-82 все же можно. Двухрядный звездообразный двигатель короче 12-цилиндрового V-образного, поэтому чрезмерного сдвига центровки вперед не произошло. Вернувшись в Горький, Лавочкин застал опытный экземпляр на этапе переделки. Он резко изменил свое отношение к идее ЛаГГ-3 с М-82 и стал форсировать эту работу.
В начале марта 1942 г. опытный самолет был готов к первому полету. Пилот Г.А. Мищенко с первых же минут обнаружил неприятный дефект: двигатель перегревался даже при отрицательной температуре наружного воздуха. Пришлось заменить маслорадиатор более производительным, вынести канал воздухозаборника нагнетателя в верхнюю часть капота, отказаться от установки четырех синхронных пушек ШВАК в пользу двух (над мотором) и тщательно отработать дефлекторы (поверхности, регулирующие поток охлаждающего воздуха) цилиндров мотора. В конце апреля 1942 г. наиболее серьезные проблемы удалось решить и передать самолет на государственные испытания, завершившиеся успехом. 19 мая 1942 г. вышло постановление Государственного Комитета Обороны, в котором содержалось указание о немедленном внедрении истребителя в серию.
С июля 1942 г. истребители под наименованием ЛаГГ-5 начали выходить десятками из ворот сборочного цеха завода № 21 в Горьком параллельно с обычными ЛаГГ-3 и Як-7Б (последние начинали осваивать на основании приказа НКАП), а с сентября предприятие перешло на выпуск только истребителей Лавочкина с радиальными моторами (огромный задел по ЛаГГ-3 позволил сдавать их до конца года). Поскольку ни Горбунов, ни Гудков к этой модификации машины не имели отношения, 8 сентября 1942 г. приказом наркома Алексея Ивановича Шахурина истребителю было присвоено наименование Ла-5.
Примерно 200 истребителей с моторами М-82 построили с накладными фальшбортами, а затем сделали стапель для выклейки нового фюзеляжа. Все серийные Ла-5 оснащались радиоприемниками, а каждый третий — и радиопередатчиком (машины командиров звеньев и выше). После непродолжительного периода, когда выпускавшиеся Ла-5 обладали значительным количеством производственных дефектов, прежде всего в винтомоторной группе, качество продукции удалось улучшить. Серийные Ла-5 обладали характеристиками, худшими по сравнению с данными опытной машины (обычное явление при изготовлении самолетов деревянной конструкции), уступая опытной машине примерно 20 км/ч на всех высотах, зато были более безопасны для летчиков при энергичном маневрировании за счет установки предкрылков.
Первым из советских авиационных частей истребителями Ла-5 был вооружен 49-й Краснознаменный иап (истребительный авиационный полк), входивший в состав 234-й иад (истребительной авиационной дивизии) 1-й воздушной армии Западного фронта. В период с 14 по 24 августа 1942 г. полк совершил 180 боевых вылетов и сбил 16 самолетов противника, потеряв десять своих истребителей и пять пилотов. В докладе НИИ ВВС главному инженеру ВВС генералу А.К. Репину отмечалось:
«Первый опыт эксплуатации моторов М-82 на самолетах-истребителях показывает удовлетворительные результаты. Летный и технический состав дает положительную оценку самолету ЛаГГ-5…»
Осенью 1942 г. руководство ВВС КА зафиксировало появление на фронте новых немецких истребителей Bf 109G-2 и FW 190А. Обе машины обладали максимальной скоростью полета, превышавшей 610 км/ч на расчетной высоте, в то время как серийный Ла-5 мог разогнаться только до 580 км/ч на высоте 6200 м. В декабре 1942 г. Лавочкин получил распоряжение о срочной установке на истребитель Ла-5 мотора М-82Ф, отличавшегося от обычного М-82 неограниченной продолжительностью работы на форсаже на первой ступени приводного нагнетателя (прежде форсирование более чем на 5 минут запрещалось, а реально летчики вовсе не использовали этот режим из-за сильного перегрева двигателя). В результате номинальная мощность мотора у земли выросла на 160 л.с., что обеспечило заметное увеличение скорости полета и скороподъемности в диапазоне высот от земли до высоты 2500 м, однако при этом максимальная скорость на больших высотах осталась прежней. Все же установка моторов М-82Ф при отсутствии «видимого прогресса» в абсолютных показателях оказалась очень важной. Большинство боев на советско-германском фронте происходило на высотах менее 3000 м, и именно в этом диапазоне скоростные качества Ла-5Ф заметно улучшились (по данным Научно-испытательного института ВВС КА, лавочкинский истребитель превосходил здесь и Bf 109G-2, и FW 190А).
Во второй половине 1942 г. небольшое количество Ла-5 построил тбилисский завод № 31, а с 1943 г. к производству машины с мотором воздушного охлаждения подключили завод № 99 в Улан-Удэ и № 381 в Нижнем Тагиле. Однако все три упомянутых предприятия внесли незначительный вклад в общую «копилку» — не более 8 % от суммарного числа построенных истребителей Ла-5. Основную нагрузку нес горьковский завод № 21, где в 1943 г. ежедневный выпуск «пятерок» довели до 16 машин. Иными словами, каждые два дня на фронт подавалось количество самолетов, необходимое для укомплектования нового авиаполка.
В январе 1943 г. завершились государственные испытания модернизированного истребителя Ла-5Ф (№ 9210101), отличавшегося уменьшенным запасом топлива (вместо пяти баков он имел всего три, что способствовало уменьшению массы машины, но сократило дальность полета) и пониженным гаргротом фюзеляжа. Обзор из кабины назад стал гораздо лучше. Были введены и некоторые усовершенствования в аэродинамике, в частности проведена герметизация стыков, створок капота, туннеля маслорадиатора, других мероприятий по рекомендациям ЛИИ и ЦАГИ. Вооружение машины состояло из пушки ШВАК-20 и пулемета УБС-12,7 мм. Самолет обладал максимальной скоростью 582 км/ч на высоте 3600 м (большей, чем у FW 190А-4 на этой же высоте) и 600 км/ч — на 6300 м (здесь он уступал немецкому истребителю).
Одним из слабых мест силовой установки Ла-5 оказался карбюратор, который неважно работал на больших высотах и не терпел длительных (более нескольких секунд) отрицательных перегрузок. Кроме того, он требовал периодической тщательной регулировки, в противном случае расход топлива резко возрастал без увеличения мощности мотора. В начале 1943 г. конструкторы пермского ОКБ А.Д. Швецова внедрили в серийное производство улучшенный вариант двигателя М-82ФН с аппаратурой непосредственного впрыска топлива в цилиндры. В результате мотор потяжелел на 30 кг, но зато он стал мощнее на 150 л.с. у земли и на 90 л.с. — на высоте 1650 м. Дополнительная мощность силовой установки позволила несколько улучшить летные характеристики истребителя. Конструкторы ОКБ С.А. Лавочкина сделали еще один важный шаг — они улучшили герметизацию фюзеляжа машины, сделали хвостовое колесо убирающимся и усовершенствовали форму «зализов» в зоне крепления крыла к фюзеляжу, что способствовало уменьшению аэродинамического сопротивления. Была увеличена площадь руля высоты при неизменной площади горизонтального оперения; нагрузки на ручку управления при пилотировании стали меньше.