Основным направлением развития Як-7 был все-таки не учебный вариант, а истребитель. В начале 1942 г. появился вариант Як-7А, характеризовавшийся улучшенной аэродинамикой: хвостовое колесо сделали частично убираемым, ввели дополнительные створки, полностью прикрывающие основные колеса шасси в убранном положении, и т.п. Все это в комплексе позволило получить прибавку в скорости 10-20 км/ч. Уже в ходе выпуска Як-7А на них появилась приемопередающая радиостанция. Истребитель хорошо показал себя в боях, но темп выпуска был невелик, поскольку параллельно завод № 153 выпускал еще и Як-7В, и ЛаГГ-3. С января по май 1942 г. построили 277 Як-7А.
Почти одновременно с Як-7А на испытания вышел опытный образец Як-7б. На нем в очередной раз попытались улучшить аэродинамику, введя, в частности, полностью убираемое хвостовое колесо. Важным новшеством стали усовершенствованные каналы водо- и маслорадиаторов, давшие, наконец, возможность снять ограничения по максимальным оборотам мотора на любых режимах полета. Наконец, усилили вооружение, заменив синхронные ШКАСы двумя 12,7-мм пулеметами УБС (пушка осталась). Таким образом, Як-7б стал наиболее сильно вооруженным советским истребителем в 1942 г. Серийные Як-7б с моторами М-105ПА выпускались в апреле – июле 1942 г., построен 261 самолет.
Так же как и Як-1, Як-7 пытались оборудовать двигателем М-82. Построили даже опытный самолет, но из-за коротких стоек шасси пришлось применить винт уменьшенного диаметра (2,8 вместо 3,2 м), что не позволяло в полной мере использовать возросшую мощность двигателя. А для удлинения стоек пришлось бы полностью переделать крыло. Внедрить столь глубокие изменения без уменьшения темпа выпуска самолетов было невозможно, и от намерения строить Як-7 с моторами М-82 отказались. Вместо этого с августа 1942 г. выпускался Як-7б с мотором М-105ПФ. Общий итог производства Як-7 всех модификаций в 1942 г. составил 2431 самолет. И если в конце 1941 г. эта машина встречалась на фронте крайне редко, то с середины 1942 г. стала одним из основных типов истребителей ВВС Красной армии.
Як-7-37 был вооружен мощной 37-мм пушкой
Ситуация с радиооборудованием Як-7 соответствовала Як-1 – радиостанции получал далеко не каждый построенный самолет. Более того, процент самолетов с рациями в строю был существенно меньше, чем выпущенных истребителей с радиооборудованием. Так, в июле 1942 г. 1-я воздушная армия Западного фронта располагала четырьмя истребительными авиадивизиями (12 полков), но радиоприемники имели лишь Як-7 18-го гвардейского ИАП (примерно 80% самолетов полка), в остальных же полках вообще не было самолетов с радиооборудованием! В то время лишь импортные машины – «Харрикейны», «Томагавки», «Киттихауки» – были полностью радиофицированы.
Так же как и в случае с аналогичной модернизацией Як-1, установка нового двигателя позволила заметно повысить скорость Як-7б на малых и средних высотах, но главное – существенно улучшились скороподъемность и маневренность в вертикальной плоскости. И хотя по этим показателям Як-7б все-таки не достиг уровня Bf 109F-4 и Bf 109G-2, отставание его стало гораздо меньше и уже не играло большой роли в воздушном бою. По горизонтальной маневренности, как показали бои, Як-7б имел преимущество над противником. Дальнейшее совершенствование Як-7б привело к замене деревянного оперения металлическим и установке каплевидного фонаря кабины по образцу примененного на Як-1б. Серийный выпуск Як-7б, помимо завода № 153, был освоен на московском заводе № 82 и продолжался до 1944 г.
Интересной модификацией Як-7 стал самолет Як-7-37, на котором вместо пушки ШВАК установили 37-мм пушку НС-37. Поскольку новое орудие было значительно тяжелее и имело большую длину, кабину пилота пришлось сдвинуть на 0,4 м назад. Боекомплект орудия составлял всего 20 снарядов. Частично это было компенсировано увеличением суммарного боекомплекта 12,7-мм синхронных пулеметов до 460 патронов. В августе 1942 г. в Новосибирске построили серию из 22 таких самолетов. Фронтовые испытания Як-7-37 прошел в целом успешно, но в массовое производство не запускался. Он был все- таки слишком тяжел, и его летные данные оставляли желать лучшего.
Именно Як-7б, в 1942 г. являвшийся по комплексу боевых возможностей лучшим в ВВС Красной армии, стал основой для дальнейшего развития истребителей Яковлева. Поскольку к середине 1942 г. положение с обеспечением авиапромышленности алюминием несколько улучшилось (не в последнюю очередь благодаря поставкам союзников), появилась возможность наконец-то заменить некоторые деревянные узлы самолета металлическими. В первую очередь это коснулось набора крыла – лонжероны и все нервюры, кроме концевых, выполнили из дюраля. Такое решение не только облегчило самолет, но и позволило разместить в крыле дополнительные топливные баки – так появился опытный образец дальнего истребителя Як-7ДИ, вышедший на испытания в июне 1942 г.
Германия СССР Bf 109G-2 Bf 109G-4 Як-1 Як-7А Як-7б Як-7-37 Тип двигателя DB 605А-1 DB 605А-1 М-105ПФ М-105ПА М-105ПФ М-105ПА Мощность, л.с. 1475 1475 1180 1050 1180 1050 Размах крыла, м 9,92 9,92 10,00 10,00 10,00 10,00 Длина самолета, м 9,02 9,02 8,48 8,50 8,50 8,50 Высота самолета, м 2,50 2,50 2,75 2,75 2.75 Площадь крыла, кв. м 16,10 16,10 17,15 17,15 17,15 17,15 Масса, кг: пустого самолета 2553 2695 2412 2450 2490 2697 нормальная взлетная 3100 2917 2935 ЗОЮ 3235 Максимальная скорость, км/ч: у земли 505 510 495 514 485 на высоте 635* 571 571 570 564 Крейсерская скорость, км/ч 525 525 Скороподъемность, м/с 13,9 13 14,4 11,6 Практический потолок, м 23,3 21,7 10000 9900 9900 8250 Дальность полета, км 545 (с ПТБ — 845) 650 640 645 550 Вооружение, количество х калибр 1x20,2x7,92 1x20,2x7,92 1x20,2x7,62 1x20,2x7.62 1x20,2x12,7 1x37,2x12,7
* с включенной системой GM 1 — 650 км/ч. 
