Немногочисленная партия истребителей ЛаГГ-3 была вооружена 37-мм мотор-пушкой НС-37. Большая часть этих самолетов приняла участие в войсковых испытаниях на фронте.

Несмотря на арест 16 мая 1941 года Якова Григорьевича Таубина и Михаила Никитича Бабурина ОКБ-16, в котором велась разработка пушки БМА-37, было сохранено. Конструкторское бюро возглавил начальник специального исследовательского отдела военинженер 1-го ранга Константин Константинович Глухарев. Он заявил, что в ОКБ-16 разработали новую 37-мм авиапушку. Ведущим проекта орудия стал конструктор Александр Эммануилович Нудельман, а непосредственным исполнителем Александр Степанович Суранов. Позже пушка получит новое название – “11-П”, а затем “НС-37”.

27 июля 1941 года был готов опытный образец 37-мм авиапушки ОКБ-16. На предварительных отладочных испытаниях произвели 381 выстрел. С 28 по 30 августа на НИП АВ в рамках заводских испытаний в тире из пушки 11-П произвели 616 выстрелов. Для отладки пушку смонтировали на мотор М-105, установили самолетную патронную коробку. Заводские испытания 11-П выдержала, для проведения госиспытаний ее рекомендовали установить на истребитель ЛаГГ-3. Георгий Максимилианович Маленков распорядился провести эти работы на заводе №21.

Конструкторы отправились в Горький 9 сентября и уже на следующий приступили к монтажу опытного образца пушки на предоставленный Лавочкиным ЛаГГ-3 “9 серии” №31219-7. Боезапас пушки включал 36 снарядов. ШКАСы сняли, а крупнокалиберные пулеметы оставили. Установили новый маслобак, поменяли винт на ВИШ-105, переделали управление двигателем. С 8 по 10 октября в тире прошли заводские отладочные испытания. 9 ноября 1941 года самолет вылетел на НИП АВ. При перелете из Горького (Нижний Новгород) в Чкалов (Оренбург), куда был эвакуирован НИП АВ из Ногинска, “ЛаГГ” совершил посадку в Чебоксарах. Там он “застрял” до конца зимы.

Уже в Чкалове с 8 по 20 марта 1942 года провели испытания ЛаГГ-3 с 11-П на земле и в воздухе. При стрельбе были задержки в основном по вине звеньев, их отвода и поломки деталей. Боекомплект ленты 11-П включал 36 снарядов (против 20 шт. у пушки ОКБ-15 Шпитального). Сама пушка ОКБ-16 весила 120 кг, на 21 кг легче конкурента. Суммарный вес первого образца 11-П вместе с установкой и оборудованием составлял 181 кг, а у пушки Шпитального – 208,4 кг. Орудие ОКБ-16 показало средний темп стрельбы 291 выстрел в минуту, против 215 выстр./мин у пушки ОКБ-15. По заключению НИП АВ пушка 11-П, установленная на ЛаГГ-3 с двигателем М-105П, полигонные испытания выдержала и может быть рекомендована для проведения войсковых испытаний. Но требовалось устранить выявленные недостатки и переделать орудие для использования штатных 37-мм патронов с гильзой без буртика (такие же, что и у Ш-37).

С 27 мая по 21 июля устраняли дефекты и доработку 11-П. Тот же ЛаГГ-3, но уже со вторым вариантом 11-П, с 27 июля по 17 августа 1942 года проходил повторные полигонные испытания. Пушка стала более технологически простой, но тяжелее на два килограмма (183 кг) и у нее уменьшился темп стрельбы. Повторные полигонные испытания доработанная 11-П ОКБ-16 выдержала, рекомендовали начать устанавливать эту 37-мм пушку на истребители ЛаГГ-3 и Ил-2. Но решение о запуске серийного производства 11-П отложили до получения результатов боевого применения пушек ОКБ-15 и ОКБ-16.

1 сентября 1942 года в НИП АВ проходили контрольные сравнительные испытания замера темпа стрельбы 37-мм пушек ОКБ-15 и ОКБ-16, установленных в развале цилиндров мотора на самолете ЛаГГ-3. В акте с результатами испытаний от 4 сентября отметили лучшую скорострельность 11-П, по сравнению с пушкой Шпитального.

Технология изготовления пушки ОКБ-16 обещала быть значительно проще, чем у выпускавшейся уже в Ижевске Ш-37. Хотя переход на новую систему и ее серийное производство имели смысл только при значительном увеличении количества выпускаемых орудий.

Нарком вооружения Дмитрий Фёдорович Устинов 12 сентября 1942 года приказал к 10 октября выпустить 10 крыльевых и 10 моторных 11-П. К 25 октября должны были выпустить еще по 10 таких же пушек. Завод №74 в эти сроки уложиться не смог. Первую пушку военпред принял только 19 октября. Всего к 1 ноября 1942 года сдали 5 крыльевых и 16 моторных пушек 11-П. Из них 4 крыльевые отправили заводу №18, а 15 моторных на завод №21.

К началу 1943 года завод №21 выпустил 15 ЛаГГ-3 “тип 33” с 37-мм пушкой ОКБ-16. Находившемуся на переформировании 21ИАП предназначались 13 истребителей. До марта полк осваивал “тяжелые” ЛаГГ-3 и новые Ла-5. 7 апреля 1943 года 21ИАП прибыл на Калининский фронт. В составе полка осталось 12 истребителей ЛаГГ-3 НС-37, остальные машины – Ла-5.

Войсковые испытания ЛаГГ-3 НС-37 проводились с 21 апреля по 5 июня. Было совершено 174 вылета, из них – 71 боевой. Было проведено 12 воздушных боев и 15 штурмовок. За время испытаний полк уничтожил 15 (наземные войска подтвердили 7 побед) самолётов противника (1 Bf.110, 6 Fw.189, 5 Hs.126). Самолеты ЛаГГ-3 НС-37 сбили 5 (наземные войска подтвердили 3) самолётов противника. Еще “ЛаГГи” и “Ла” уничтожили 3 паровоза и более двух десятков автомашин. За период войсковых испытаний было потеряно четыре Ла-5. Потерь истребителей ЛаГГ-3 НС-37 не было.

По результатам войсковых испытаний сделали вывод, что ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой ОКБ-16 и 12,7-мм пулеметом УБС по своим летным качествам почти не отличается от ранее выпущенных серийных истребителей. Небольшое увеличение веса самолета не вызвало заметных изменений взлетно-посадочных свойств и управляемости истребителя. Незначительно ухудшились вертикальная и горизонтальная манёвренности.

Но также отметили, что самолет ЛаГГ-3 по своим летным данном отстаёт как от отечественных истребителей Ла-5 и Як-9, так и от истребителей противника. На “ЛаГГе” без помощи тех же “Ла” трудно вести активный бой с немецкими истребителями. И если пушка НС-37 получила в целом положительные отзывы, то производство ЛаГГ-3 уже сворачивалось. Был налажен серийный выпуск 37-мм орудий ОКБ-16 для истребителей Як-9Т и штурмовиков Ил-2 НС-37.

Истребители 21ИАП в июле-августе 1943 года принимали участие в Смоленской наступательной операции. Тогда же произошли первые боевые потери истребителей ЛаГГ-3 НС-37. В феврале 1944 года оставшиеся три ЛаГГ-3 НС-37 отправили в тыл как снятые с вооружения.