Опробовав Як-7-37, военные проявили большую заинтересованность в продолжении испытаний во фронтовых условиях. Для
этого в августе 1942 г. была построена серия из 22 самолетов, которые в отличие от опытного Як-7-37 предкрылками не оборудовались и оснащались более совершенной пушкой того же калибра ' НС-37, созданной в 1941 г. А.Э.Нудельманом и А.С.Сурановым. Самолеты отправили на Северо-Западный фронт в 42-й ИАП, которым командовал известный советский летчик Герой Советского Союза Ф.И.Шинкаренко. В целом новые Яки неплохо проявили себя в боевой обстановке: в 12 воздушных боях с истребителями противника при близком соотношении сил было сбито 10 вражеских самолетов (8 - Bf 109,1 - FW190, 1 - Не 129), и еще два Bf 109 - подбито. Свои потери составили 4 сбитые и 3 подбитые машины. Вспоминает Шинкаренко: “По замыслу конструкторов 37-мм пушка предназначалась для борьбы с бомбардировщиками противника, вести из нее огонь по истребителям было труднее: цель меньше и увертливее. Но на Северо-Западном фронте в первые месяцы мы редко встречались с бомбардировщиками, а чаще прикрывали непосредственным сопровождением штурмовики и патрулировали над наземными войсками. Пушка на Як-7Б оказалась надежным и эффективным оружием против вражеских истребителей... Раньше, имея на вооружении только пулеметы и 20-мм пушки, мы стремились сблизиться с противником, открывали огонь с короткой дистанции, почти в упор. Теперь появилась возможность уверенно поражать вражеские самолеты с расстояния в несколько сот метров. Одного-двух снарядов было достаточно, чтобы фашистский истребитель загорался или буквально разваливался на части...”.
В большую серию Як-7 с 37-мм пушкой не пошел. Он был все-таки слишком тяжел, и его летные данные оставляли желать лучшего. Тем не менее, опыт, приобретенный при создании и испытаниях Як-7-37, оказался чрезвычайно полезен и сыграл большую роль в дальнейших работах ОКБ. Осенью 1942 г. началось проектирование нового более совершенного самолета Як-9Т с пушкой НС-37, ставшего лучшим советским истребителем с тяжелым пушечным вооружением.
Як-7Б в полете. Видна конфигурация крыльевых баков
Як-7Б с аэрофотоаппаратом в закабинном отсеке
Отработка на Як-7Б механизма аварийного сброса фонаря нового типа в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101
Опытный истребитель Як-7М. Предкрылки отклонены
Экспериментальный Як-7Б с гермокабиной
Характер боевых задач, выполняемых авиацией на советско-германском фронте, требовал ее действий на сравнительно небольших высотах, как правило, до 4-4,5 км. Тем не менее, опытные работы по созданию высотных истребителей-перехватчиков в СССР продолжались всю войну. В КБ Яковлева еще до войны вышел на испытания самолет такого класса И-28 (Як-5). Летом 1942г. для той же цели был модернизирован серийный истребитель Як-7Б. На нем установили высотный мотор М-105ПД, оборудованный двухступенчатым двухскоростным нагнетателем с приводом через турбомуфту. Этот истребитель, названный Як-7ПД, имел фонарь каплевидного типа. Для облегчения самолета и повышения практического потолка вооружение уменьшили, оставив только пушку ШВАК.
На испытаниях, начатых в сентябре 1942 г., Як-7ПД показал вполне удовлетворительные данные. Его потолок оказался больше, чем у любого другого советского истребителя, а по скорости на большой высоте он уступал только МиГ-3, значительно превосходя его по скороподъемности. Тем не менее, серийно Як-7ПД не строился. Основная причина - ненадежная работа силовой установки, что объяснялось отсутствием необходимой автоматики регулирования в полете системы нагнетания (летчик вручную должен был регулировать давление масла в турбомуфте). Попытки научно-исследовательских организаций (ЛИИ и ЦИАМ) сходу решить эту проблему не дали тогда практических результатов, и работы над высотным Яком пришлось временно приостановить.
Интересную работу по созданию на базе Як-7Б с М-105ПА дальнего разведчика Як-7Д выполнило КБ Яковлева в инициативном порядке. Главная задача, стоявшая перед конструкторами, состояла в размещении значительно большего количества топлива во внутренних объемах самолета, не нарушая его центровку (от подвесных баков сразу отказались - они сильно портили аэродинамику). Чтобы решить эту проблему, пришлось существенно изменить конструкцию крыла, лонжероны которого выполнили не из дерева, а из дюраля. Крыло удалось облегчить почти на 100 кг, а количество крыльевых бензобаков довести до 8. Еще три бака разместили под полом кабины. Общий запас топлива возрос до 690 кг против 305 кг у Як-7Б. Як-7Д имел еще одну особенность: в задней кабине можно было разместить либо второго члена экипажа, либо аэрофотоаппаратуру. Причем переделка одного варианта в другой в полевых условиях занимала не более 10 минут.
Заводские испытания Як-7Д прошли в июне 1942 г. Они завершились успешно, хотя выявили определенные недостатки, требовавшие устранения (например, заправка самолета из-за особенностей бензосистемы занимала непомерно много времени - до 1 часа). Дальность полета Як-7Д была гораздо больше, чем у любого другого советского одноместного истребителя и более чем в два раза превышала дальность Як-7Б с М-105ПА. Но по скорости, скороподъемности и маневренности Як-7Д намного уступал обычным фронтовым истребителям. Может быть, это обстоятельство и стало решающим в прекращении работ по Як-7Д - на испытания военным он не передавался. В середине 1942 г. советским ВВС требовался в первую очередь истребитель для завоевания превосходства в воздухе (в современной терминологии), превосходящий по своим характеристикам Bf 109F/G. На решение этой задачи и были направлены дальнейшие усилия КБ Яковлева, хотя стремление получить истребитель с повышенной дальностью у конструкторов осталось. Как экспериментальная машина Як-7Д сыграл важную роль и положил начало семейству дальних истребителей, разработанных уже на основе Як-9.