Как и ожидалось, температурный режим работы двигателя иначе как экстремальным назвать нельзя. Выйти из положения пытались заменой двигателя новым, но это ничего не дало. Последний полет Як-3 ВК-108 совершил 8 марта 1945 года, после чего работы по нему прекратили, но ненадолго.

Летом того же года ВК-108 установили на головной серийный самолет тбилисского завода № 7003 с металлическим крылом и двумя пушками Б-20С. В дальнейшем планировалось перейти к цельнометаллической конструкции планера и вооружению из трех орудий. Но этим планам не суждено было сбыться. На машине № 7003 успели лишь испытать маслорадиатор № 700 с большей площадью охлаждаемой поверхности.

Под самый «занавес» Великой Отечественной войны, 29 апреля 1945 года, на Центральном аэродроме в Москве начались заводские испытания последней модификации истребителя — Як-3У с поршневым звездообразным мотором АШ-82ФН, с винтом ВИШ-105В4 диаметром 3,1 метра и маслорадиатором типа 555. Это была попытка уйти не только от двигателя ВК-107А, но и создать машину, превосходившую Ла-7.

Истребитель разрабатывался в соответствии с постановлением ГКО от 23 апреля 1945 года. Ведущий конструктор — В. В. Барсуков.

На самолете деревянную обшивку фюзеляжа заменили металлической. Крыло предполагалось металлическим, но на опытной машине осталось прежнее — смешанной конструкции, но увеличенного размаха (из-за большей ширины фюзеляжа) до 9,4 метра (площадь — 15,35 м2). Это утяжелило машину на 35 кг.

Як-У с двигателем АШ-82ФН.

Для обеспечения требуемой центровки и увеличения противокапотажного угла несущую поверхность сместили вперед на 219 мм (вместо 200 мм по проекту), а кабину пилота подняли на 84 мм для улучшения обзора. Но это помогло незначительно, и противокапотажный угол получился меньше, чем на серийном Як-3, что делало машину опасной на рулежке.

Ножное и ручное управление самолетом по сравнению с серийным Як-3 смонтировали на фюзеляже, что было значительно удобнее при изготовлении его поточным методом и его расстыковке. Пол кабины был сделан легкосъемным для крепления педалей.

Кроме этого, установили мягкие (вместо металлических) баки, вмещавшие 340 кг горючего.

Для предотвращения отсоса посадочных щитков и щитков шасси, а также самопроизвольного выпадения костыльного колеса их снабдили дополнительными замками.

Общий вид самолета Як-У с двигателем АШ-82ФН.

Расчеты показали, что при полетном весе 2792 кг максимальная скорость на высоте 6100 метров достигнет 705 км/ч, а время набора высоты 5000 метров — 4 минуты.

Опытная машина была в основном изготовлена весной 1945 года на заводе № 153 в Новосибирске, а ее сборка завершилась в Москве. На самолете поставили две синхронные пушки Б-20С с боезапасом по 120 патронов на ствол.

Первый полет истребителя, пилотируемого П. Я. Федрови (ведущий инженер по испытаниям А. М. Дружинин), состоялся 12 мая 1945 года. В ходе испытаний Федрови достиг скорости 682 км/ч на высоте 6000 метров. Время набора высоты 5000 метров не превышало 3,9 минуты. Несмотря на впечатляющие результаты испытаний, в середине июня самолет вернули с летно-испытательной станции на опытный завод ОКБ для замены крыла металлическим. Одновременно сделали и другие доработки, включая увеличение противокапотажного угла. Однако, несмотря на высокие летные данные, самолет больше в воздух не поднимался, а на его базе создали учебно-тренировочный истребитель Як-11.

Первый отечественный реверсивный винт был изготовлен в 1938 году С. Ш. Бас-Дубовым и Г. М. Заславским и предназначался для торможения самолета на пикировании. Этот винт дважды проходил испытания в НИИ ВВС, но результаты их не удовлетворили заказчика.

В 1942-м эти же конструкторы разработали и изготовили на заводе № 467 реверсивный винт ВИШ-105Р-2, который в начале следующего года испытали на истребителе ЛаГГ-3 и в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-104. После доводки в 1946 году винт проверили на самолете Як-9В.

Осенью того же года в НИИ ВВС предъявили истребитель Як-3 с мотором ВК-105ПФ2 и реверсивным винтом ВИШ-105Р-2. На этот раз опытный винт испытания выдержал, продемонстрировав значительное сокращение пробега. Но ввиду снятия с производства как двигателя, так и самолета дальнейшие работы по нему прекратили, предложив продолжить работу на Як-9У с двигателем ВК-107А. Но этим все и кончилось.

Як-3 с реверсивным винтом ВИШ-105Р-2.

Одним из путей улучшения аэродинамики Як-3, безусловно, стала разработка на заводе № 153 в Новосибирске под руководством О. К. Антонова нового крыла с ламинарным профилем, с меньшим коэффициентом сопротивления.

Задание на постройку такой машины было выдано 20 января, а к разработке приступили в сентябре 1944 года. Причем на самолете сохранился старый каркас крыла (менялись лишь нервюры). Вооружение включало пушку НС-23 и два пулемета БС. Работа проводилась в шесть этапов.

Предполагалось, что в дальнейшем при сохранении прежней силовой установки это позволит уменьшить площадь крыла до 13,1 м2 при размахе 8,6 метра, а переход на электроприводы управления посадочными щитками и триммерами горизонтального оперения — дополнительно облегчит истребитель.

Однако позже нашлись другие технические решения, связанные с перекомпоновкой фюзеляжа, а точнее, с размещением масло- и водорадиатора в одной гондоле под фюзеляжем, с применением одностороннего (как на Як-1) всасывающего патрубка нагнетателя и изменением обводов капота мотора и подбором винта.

Опытный истребитель с ламинарным крылом и туннельными обтекателями патрубков.

Чтобы компенсировать ухудшение характеристик на посадочных углах атаки, свойственное ламинарным крыльям, угол отклонения крыльевых щитков увеличили до 60 градусов.

В ходе проектирования из-за отсутствия ряда комплектующих изделий пришлось отказаться от электрификации машины, и суммарный выигрыш в весе ее конструкции от использования других технических решений оказался невелик. Поэтому пришлось вернуться к исходному крылу. В связи с тем, что положение силовых элементов крыла, центра тяжести, а также кинематика и размер шасси должны были остаться неизменными, несущая поверхность приобрела форму двойной трапеции (с наплывом в передней корневой части крыла). Эта часть крыла набиралась из модифицированных профилей ЦАГИ 160545, переходивших к концу наплыва в профиль ЦАГИ 150545 и к середине полуразмаха — в профиль ЦАГИ 14151. В процессе испытаний машины планировалась проверка возможности использования реакции выхлопа для увеличения максимальной скорости самолета, для чего изготовили второй комплект боковых капотов мотора с туннельными обтекателями выхлопных патрубков.