Вслед за этим появился двигатель ВК-105ПФ2 мощностью 1240 л.с. на второй границе высотности, что на 60 л.с. выше, чем у М-105ПФ. Но даже облегченный вариант ЛаГГ-3 с такими же моторами, укомплектованный лишь пушкой ШВАК и одним пулеметом БС, уступал Bf 109F, не говоря уже о Bf 109G-2.
Согласно постановлению ГКО от 7 июня 1942 года завод № 21 обязали выпускать ЛаГГ-3 с предкрылками и убирающимся костыльным колесом, а также с улучшенной компенсацией элеронов и рулей высоты. Первые серийные усовершенствованные машины требовалось выпускать с 1 июля, но завод, занятый переходом на ЛаГГ-5 (ЛаГГ-3 с мотором М-82. – Примеч. авт.), постановление не выполнил: на 12 июля заказчик принял лишь семь ЛаГГ-3 и восемь ЛаГГ-5 с предкрылками. В этом же месяце завод построил еще 30 «лаггов» и подготовил к сдаче еще столько же машин, но без предкрылков. Похоже, что установка предкрылков на серийные самолеты вначале сбивала ритм выпуска боевых машин и получила окончательную прописку лишь на Ла-5.
Осенью 1942 года ГКО потребовал повысить летные качества истребителей Як-1, Як-7, ЛаГГ-3 и уже выпускавшегося Ла-5. Следовало увеличить их скорость, снизить вес, улучшить маневренность и взлетно-посадочные характеристики. Завод № 31 обязали внедрить в серийное производство ЛаГГ-3 сначала весом 2850 кг, а к середине ноября облегчить еще на 100 кг. Из НКАП был послан Сталину доклад по этому вопросу, в котором, в частности, говорилось, что вес самолета снижен на 120 кг, а введение аэродинамических усовершенствований увеличивало скорость ЛаГГ-3 еще на 30 км/ч. Кроме этого, главный конструктор Горбунов дополнительно облегчает машину. Планировалось, что с 25 ноября завод № 31 будет выпускать самолеты весом 2850 кг вместо истребителей весом 3160 кг, изготавливавшихся на заводе в Горьком.
Снижение веса ЛаГГ-3 позволило уменьшить время набора высоты 5000 м с 6,4 до 5,8 минуты, сократить время виража на высоте 1500 м с 21 до 20 секунд, а длину разбега довести с 370 до 280 м. Одновременно сферические стекла фонаря кабины летчика, искажавшие изображение, заменили плоскими, что улучшило обзор вперед, устранили забрызгивание передней части фонаря маслом и, установив в коллиматорном прицеле красную лампу подсветки, увеличили точность стрельбы. Но как ни старались конструкторы, полностью выполнить приказ НКАП им не удалось, слишком сложной оказалась задача.
В 1943 году главной задачей завода № 31 было изготовление модернизированного ЛаГГ-3 с полетным весом 2950 кг (что на 100 кг превышало требования предыдущего года) и максимальной скоростью у земли 526 км/ч, а на второй границе высотности двигателя – 590 км/ч. Работа в этом направлении велась исключительно под руководством Горбунова. Облегченный «лагг» запустили в серийное производство без статических и летных испытаний эталона, а вес буквально «выскребали» по крупицам, зачастую ослабляя силовые элементы. В итоге уже в ходе производства истребитель пришлось дорабатывать для обеспечения требуемых запасов прочности и центровки.
Снижение толщины обшивки передней части фюзеляжа с 9,5 до 7 мм, облегчение каркаса капотов мотора, замена двух маслобаков одним, отказ от консольных и утоньшение протектора оставшихся бензобаков, замена проводки управления газом мотора М-105ПФ и более мелкие изменения позволили сэкономить до 252–283 кг. В то же время аэродинамические улучшения (в частности, изменение тоннелей масло– и водорадиаторов, герметизация противопожарной перегородки и выхлопных патрубков с установкой на последние обтекателей) и возросший вес серийных двигателей М-105ПФ утяжеляли машину на 55 кг. В итоге переступить рубеж полетного веса в 2962 кг так и не удалось.
Разброс полетного веса достигал 27,84 кг, или около 9 процентов. Вопрос этот нередко обсуждался в наркомате, и дело кончилось тем, что в июле 1943 года вышел приказ «О соблюдении весовой дисциплины самолетов», касавшийся всех серийных заводов.
Решением ГКО от 29 марта 1943 года на самолеты Як, ЛаГГ-3 и Ла-5 обязали временно до 1 июля установить на всех самолетах приемники РСИ-4, а на каждом пятом – и передатчики РСИ-3 (радиостанции РСИ-4).
На заводе № 31 под руководством Горбунова также занимались установкой на ЛаГГ-3 моторов М-107 и М-106. По расчетам у земли истребитель с М-107А должен был развивать скорость 590 км/ч, а на высоте 5750 м – 675 км/ч, подниматься на 5000 м за 4,6 минуты, иметь скоростную дальность полета (на скорости 607 км/ч) 585 км и потолок 11 000 м. Правда, вооружение для осени 1943 года, когда самолет предписывалось передать на государственные испытания, было слабовато: 20-мм пушка с боезапасом 170 патронов и пулемет калибра 12,7 мм (215 патронов). Но из этой затеи из-за отсутствия доведенного до кондиции двигателя ничего не получилось. В 1943 году Горбунов предпринял последнюю попытку улучшить характеристики ЛаГГ-3, применив более мощный двигатель и дополнительно снизив вес самолета. Машину под обозначением «105» с мотором ВК-105ПФ предъявили на государственные испытания в октябре 1943 года. Первое, что бросалось в глаза, – это отсутствие гаргрота за кабиной летчика. При значительно сокращенном вооружении (пушка ШВАК и пулемет БС с боезапасом 160 и 200 патронов) удалось довести полетный вес до 2818 кг, а максимальную скорость – до 612 км/ч.