Первой модификацией истребителя «Победа» стал Як-3Т. В конце 1943 года в ОКБ-16 А. Э. Нудельмана приступили к созданию облегченного 37-мм авиационного орудия на базе НС-37. Работы провели по отработанной ранее на пушке НС-23 схеме «боеприпас-оружие». Исследования эффективности авиационного вооружения показали, что при стрельбе по маневрирующим целям очень важным показателем является плотность огня, одной из составляющих которого считается скорострельность. Для повышения темпа стрельбы орудия уменьшили начальную скорость снаряда, звенья и гильзу для которого (как и на НС-23) подобрали, доработав гильзу 37-мм зенитной пушки К-70. По сравнению с исходной НС-37 патрон стал легче почти в полтора раза и во столько же уменьшился вес пушки (с 171 до 103 кг), при этом скорострельность возросла в полтора раза (с 260 до 400 выстрелов в минуту).

Первые проработки установки опытной пушки на самолет Як-3 начались в конце ноября 1944 года. К 10 декабря разработали и утвердили мероприятия по изменению конструкции серийного Як-3. В связи со смешением кабины пилота назад для установки новой мотор-пушки на самолете № 3620 провели тот же объем доработок конструкции и улучшение аэродинамики, как на Як-3 с ВК-107А. Установили, в частности, новый водорадиатор ОП-662 с уменьшенным миделем. Несмотря на более тяжелое вооружение (мотор-пушка Н-37 и два синхронных орудия Б-20С), полетный вес возрос лишь на 40 кг. Но при этом вес секундного залпа самолета увеличился с 3,06 до 6 кг!

29 декабря 1944 года постройку этого самолета оформили постановлением ГКО, одновременно выдав задание на установку опытной пушки на истребитель Як-9У.

Опытный противотанковый самолет Як-3Т.

Самолет, получивший в ОКБ наименование Як-3Т, 8 января 1945 года выкатили на аэродром. В ходе заводских испытаний, проходивших с 15 по 24 января, истребитель показал максимальную скорость 640 км/ч на высоте 4000 метров. На этом этапе выполнили лишь два полета: на снятие летных характеристик 19 января, а второй совместили с перелетом в НИИ ВВС — 25 января.

Государственные испытания Як-3Т проходили с 17 февраля по 25 апреля 1945 года. К мотор-пушке Н-37 в процессе испытаний практически не было претензий. Механизмы орудия работали надежно. Позитивную роль сыграло уменьшение силы отдачи. При стрельбе очередью из трех-четырех снарядов наводка не сбивалась, позволяя вести прицельную стрельбу очередями. Синхронные установки Б-20С тоже работали надежно, но их проверка не завершилась ввиду поломки лафета. Летные характеристики, полученные в НИИ ВВС, оказались ниже, чем при заводских испытаниях. Максимальная скорость, зафиксированная у земли, не превышала 560 км/ч, а на высоте 4100 метров — 629 км/ч. Серьезный дефект машины — отсос щитков шасси в полете, свойственный серийным «якам» сохранился и на Як-3Т. Однако основной причиной снятия самолета с испытаний все же был сильный выброс масла. Изменением схемы дренажа маслобака (в испытаниях имел место большой перерыв для доводки маслосистемы с 23 февраля по 7 апреля 1945 года) не удалось устранить данное явление полностью, добились лишь снижения выброса масла до четырех — шести литров в час.

С 11 по 21 мая в ОКБ занимались доводкой машины и 24 мая 1945 года приступили к заводским летным испытаниям. Несмотря на то что на предварительных испытаниях нового водорадиатора, проведенных 14 мая 1945 года по просьбе главного конструктора радиатора Воронина, в процессе доводки самолета температура воды на всех режимах полета не превышала допустимую, в ходе заводских испытаний все оказалось иначе. Температурные режимы мотора зашкаливали до предельных значений. В связи с тем, что к этому времени прошел испытания и начал строиться серийно истребитель Як-9УТ, являвшийся более перспективной машиной как по силовой установке, так и по комплексу других технических решений, включая бронезащиту летчика, соответствовавшую техническим требованиям ВВС, доводку Як-3Т прекратили, возвратив машину ОКБ-115.

Несмотря на неудачи с установкой двигателя ВК-107А на Як-3, связанные главным образом с необходимостью размещения водо- и маслорадиаторов большой площади, не «вписывавшихся» в фюзеляж истребителя, в 1944 году в ОКБ-115 предприняли попытку установить на самолет более мощный и с более тяжелым температурным режимом двигатель М-107Б, впоследствии получивший обозначение ВК-108. Форсированный по наддуву (благодаря новому приводному центробежному нагнетателю) ВК-108 развивал номинальную мощность 1550 л.с. и 1850 л.с. — на боевом режиме. Естественно, претерпела изменения и моторама. Всасывающий патрубок перенесли под двигатель.

Для облегчения температурного режима мотора водорадиатор ОП-554 заменили на модель «624», а маслорадиатор ОП-555 — на ОП-622. При этом тоннель водорадиатора опустили на 60 мм. Выхлопные коллекторы двигателя заменили раздельными патрубками.

На 40 кг сократили запас горючего, но количество масла увеличили до 55 кг.

Фонарь кабины пилота изготовили по типу опытного Як-3 ВК-107А «Дублер» и сняли заднее бронестекло. Бронеспинку заимствовали от Як-1. Обшивку элеронов сделали металлической, но крыло оставалось смешанной конструкции.

Одновременно две пушки Б-20С заменили одной НС-23 с боекомплектом 60 патронов, убрав теперь уже ненужные желоба под стволы орудий, свойственные Як-3 с ВК-107А.

Для 1944 года вооружение из одной пушки, даже калибра 23 мм, было недостаточным для борьбы и с истребителями, и с бомбардировщиками противника. Поэтому складывается впечатление, что самолет готовили не для войны, а для рекордного достижения за счет максимального облегчения машины. Но чтобы ни у кого не возникло подозрений, на нем лишь «урезали» вооружение и бронезащиту.

Як-3 с двигателем ВК-108 так и остался в разряде экспериментальных машин.

Расчеты показали, что в таком виде самолет с винтом ВИШ-107ЛТ-5, облегченный до 2880 кг, сможет разогнаться до 750 км/ч. Напомним, что последний мировой рекорд скорости 755,136 км/ч был установлен незадолго до начала Второй мировой войны 26 апреля 1939 года на самолете Ме-209. Но это была специально подготовленная демонстрационная машины, а Як-3 — полноценный боевой самолет. Согласитесь, выглядело внушительно. Другого объяснения придумать невозможно.

Самолет построили к 7 октября 1944 гола, и спустя два месяца, 19 декабря, летчик-испытатель В. Л. Расторгуев (ведущий инженер А. Н. Конуков) опробовал пока еще безоружную машину в полете. Спустя два дня была зафиксирована скорость 745 км/ч на высоте 6290 метров. Время набора высоты 5000 метров составило 3,5 минуты. За счет большой тяговооруженности существенно сократился разбег, при этом самолет отрывался от земли даже без поднятия хвостового колеса.