Несмотря на ряд отмеченных недостатков, чего не удавалось избежать фактически ни одному новому самолету – в том числе высокой температуры в кабине, недостаточного обзора из-за плохого остекления фонаря, перегрева воды и масла при наборе высоты, чрезмерных нагрузок на ручке управления, от элеронов и руля высоты, недостаточной продольной устойчивостью, общие отзывы испытателей о машине были положительными. Хотя испытания самолет в целом не выдержал, комиссия сделала вывод, что «
Но… в этот момент было выдвинуто требование к новым истребителям: иметь дальность полета 1000 км. Как показала дальнейшая практика, насущной необходимости для фронтовых истребителей в этом не было, но на характеристики машин Лавочкина и Микояна[31]
подобное изменение конструкции повлияло не лучшим образом.К этому периоду В. Горбунов по личным причинам принимал в работе над самолетом все меньшее участие, а М. Гудков преимущественно занимался решением производственных вопросов, и лидерство постепенно перешло к С. Лавочкину. Как вспоминал позже А. Шахурин,
Вскоре это было закреплено и официально: в ноябре 1940 года Лавочкин был назначен главным конструктором завода № 21 в Горьком. Вскоре завод был определен головным в производстве истребителя. Возглавивший ОКБ-21 С. Лавочкин наделялся функциями главного конструктора самолета. В. Горбунов был направлен для организации выпуска серийных машин на завод № 31 в Таганроге, а М. Гудков остался на заводе № 301.
Самолет, принятый к серийному производству в октябре 1940 года на пяти авиазаводах под наименованием ЛаГГ-3, имел ряд существенных отличий от прототипа И-301 (ЛаГГ-1). В связи с требованием увеличить дальность были установлены дополнительные крыльевые баки, вследствие чего взлетный вес машины достиг 3,3 тонны, что в сочетании с менее мощным, чем изначально планировалось, двигателем достаточно негативно сказалось на его характеристиках. Скорость серийной машины не превышала 570, а то и 550 км/ч, а у земли не достигала отметки 500 км/ч, скороподъемность ухудшилась до до 600–735 м/ мин, а время выполнения виража превысило 20 сек. Кроме того, как упоминалось ранее, пушка конструкции Таубина была снята с производства, и ЛаГГи первых серий имели только пулеметное вооружение в составе трех 12,7-мм пулеметов Березина и двух 7,62-мм пулеметов ШКАС. Практически по всем основным показателям ЛаГГ-3 уступал как истребителям Яковлева, так и самолетам противника Мессершмитт Bf.109E и Bf.109F.
Начиная с 4-й серии на истребитель снова установили пушку – 20-мм ШВАК, при этом сняв один из синхронных пулеметов БС. В дальнейшем самолет получил возможность нести две 50-кг бомбы или 6–8 реактивных снарядов РС-82 или РС-132. В конструкцию удалось внести ряд изменений, несколько снизивших вес, однако летные данные при этом не улучшились. Но работа по совершенствованию самолета продолжалась – изыскивались резервы для снижения веса, улучшения аэродинамических характеристик. Часть истребителей получила на вооружение 23-мм пушку ВЯ-23, а летом 1943 года на Калининском фронте появились самолеты, вооруженные 37-мм пушкой НС-37[32]
.На ухудшение характеристик серийных машин по сравнению с эталоном влияли не только огрехи производства, но и неправильная эксплуатация. Так, из-за отсутствия устройства аварийного сброса пилоты летали с открытым фонарем кабины, для предотвращения забрызгивания кабины маслом через изношенные прокладки устанавливали «козырьки», в итоге подобной самодеятельности терялось до 50 км/ч скорости.
В середине 1942 года на самолет установили модернизированный мотор М-105ПФ, состав вооружения сократили до двух единиц: пушки и одного крупнокалиберного пулемета.