Уже в 1944 году на фронт начали поступать серийные Як-3, и до конца войны было выпущено более 3500 самолетов. Они легко одерживали победы над лучшими немецкими истребителями Me-109G и FW-190. В историю Великой Отечественной вошел бой, происшедший в июле 1944 года между 18 истребителями Як-3 и 30 немецкими Me-109G и FW-190. Наши самолеты сбили 15 истребителей противника, потеряв при этом только один.
В серийное производство был запущен и улучшенный вариант ЛаГГ-3 с мотором М-105ПФ. Также за счет установки двигателя М-105ПФ в конце 1943 года была произведена модернизация бомбардировщика Пе-2.
В январе 1945 года немцам удалось захватить один экземпляр Як-3, и он был доставлен в испытательный центр «Люфтваффе», где еще раз подтвердили, что
А в книге «ВВС России глазами немецкого командования» генерал-лейтенант Вальтер Швабедиссен напишет о Як-3:
Истребители Як-3 имели преимущества не только перед немецкими самолетами, но и перед английскими истребителями «Spitfire».
А между тем ОКБ Климова вело новые разработки, подтверждая или опровергая выдвинутые конструкторами рабочие гипотезы. Доводится двигатель М-106П, созданный еще в 1941 году, с увеличенным по сравнению с М-105ПФ наддувом. М-106П успешно прошел 100-часовые государственные испытания. В процессе конструирования этого двигателя отличился талантливый инженер и будущий генеральный конструктор ленинградского опытного завода Сергей Петрович Изотов, который предложил несколько рационализаторских изобретений. Но, несмотря на свои выдающиеся данные и полную взаимозаменяемость с М-105ПФ, двигатель М-106П не пошел в крупносерийное производство. Причина была проста: недостаток производственных мощностей. Поставить в производство М-106П можно было только за счет уменьшения выпуска серийных модификаций двигателя М-105 и замедления освоения более мощного мотора М-107 в серийном производстве.
В 1943 году была изготовлена еще одна опытная модификация двигателя – ВК-107У с 1875 л. с. взлетной мощности, которая проходила испытания на опытном истребителе Як-9У. Сильно форсированный двигатель вызвал напряженный тепловой баланс, в кабине стало очень жарко. В конечном итоге двигатель и самолет не имели никакого продолжения.
ВК-107А стал последним серийным поршневым двигателем разработки В. Я. Климова.
Созданные в 1944–1945 годах на его базе ВК-108 и ВК-109 серийно не строились. Двигатель ВК-108 имел взлетную мощность 1850 л. с. при самом низком удельном расходе топлива на «сотой серии» – 210 г/(л. с. × ч), а на высоте 3500 м – 2000 л. с. Двигатель ВК-109 имел мощность 2100 л. с. на высоте 750 м и мощность 1800 л. с. на высоте 6500 м; отличался бесступенчатым приводным центробежным компрессором и охлаждением воздуха после нагнетателя. Этот двигатель в то время находился в стадии стендовой отработки основных данных.
Опытный истребитель Як-3 с двигателем ВК-108 в декабре 1944 года достиг скорости 745 км/ч на высоте 6000 км – наибольшую для советских самолетов с поршневыми двигателями. Был построен и дальний высотный бомбардировщик ДБ-108 ОКБ Мясищева с двумя двигателями ВК-108, а также разработан высотный бомбардировщик под двигатели ВК-109. Однако все эти проекты в серию не пошли: наступали времена реактивной авиации. И Климов искал единственно правильный подход к этой совершенно новой эре на пути авиадвигателестроения.
Практически все серийные поршневые двигатели В. Я. Климова, созданные в 1940–1945 годах, были надежными, сравнительно простыми в производстве и всегда отвечали требованиям авиации. Правильность выбора В. Я. Климова в качестве прототипа французского двигателя 12 Ybrs была доказана условиями фронтового времени. В результате непрерывного увеличения мощности и и высотности двигателей «сотой» серии примерно за 10 лет была достигнута мощность, почти втрое превышающая первоначальную при одновременном сохранении массы двигателя. Справедливости ради надо отметить, что аналогичные работы по увеличению мощности и высотности французских конструкторов фирмы «Испано-Сюиза» не принесли никаких результатов.