ОПЫТНЫЙ ИСТРЕБИТЕЛЬ И-301
Первый опытный образец И-301 появился весной 1940 г. Моторостроители никак не могли довести до требуемой надёжности ни турбокомпрессоры, ни двигатель М-106. Это вынудило поставить на первый опытный образец серийный мотор М-105П, что, естественно, снижало лётные данные. Турбонаддув решили смонтировать позднее, после поступления нагнетателей ТК-2.
19 марта лётчик военной приёмки завода № 39 В. А. Степанчёнок приступил к испытаниям И-301. Начали, как обычно, с руления и подлётов. Устранение выявленных дефектов заняло неделю, и на воскресенье 25 марта назначили первый вылет, но он не состоялся из-за инцидента между лётчиком и наркомом авиационной промышленности.
Конфликт удалось быстро разрешить. Пилота заменили. В тот же день, 25 марта, заводской испытатель Н. К. Фёдоров, опробовав работу винтомоторной группы, сделал первые пробежки. 9 апреля И-301 поднялся в воздух, пилотировал его лётчик НИИ ВВС А. И. Никашин. К концу месяца стало ясно, что турбокомпрессоры к заданному сроку не поступят, и руководство завода попросило разрешить закончить заводские испытания первой машины без ТК-2 и в таком же виде передать её в НИИ ВВС. Турбонагнетателями обещали укомплектовать второй опытный образец истребителя. 23-мм пушку МП-6 и синхронные пулемёты БС до передачи машины в НИИ ВВС так и не успели отстрелять в воздухе.
Горбунов, Лавочкин, Гудков и директор завода № 301 Эскин 17 мая направили наркому Шахурину письмо, в котором говорилось, что по предварительным данным максимальная скорость на высоте 4000 м получилась 580–585 км/ч; разбег при использовании щитков — 255–280 м, а пробег — 200–220 м (посадочная скорость 120 км/ч). Также сообщалось, что устойчивость самолёта хорошая, в пилотировании он прост. Посадка вполне доступна лётчику средней квалификации. Уже установленное вооружение из пушки МП-6 и двух пулемётов БС могло быть дополнено восемью реактивными снарядами РС-82 и двумя пулемётами ШКАС.
На самом деле картина была не столь радужной. Постоянно сталкивались с перегревом воды и масла. Во время испытаний дважды заменяли двигатель. Гидросмесь подтекала. Нагрузки на рулях оказались очень велики. Но в целом результат сочли удовлетворительным.
Заводские испытания И-301 завершились 12 апреля 1940 г. А 29 апреля приказом НКАП его включили в список самолётов, участвующих в первомайском воздушном параде. Прозванный на заводе «роялем» (истребитель был покрыт лаком вишнёвого цвета и отполирован), он эффектно пролетел над Красной площадью. Пилотировал машину Никашин.
14 июня 1940 г. И-301 приняли в НИИ ВВС. Ведущим инженером назначили М. И. Таракановского (участвовавшего ещё в заводских испытаниях), ведущим лётчиком — П. М. Стефановского; в испытательных полётах также принимал участие С. П. Супрун. Довольно быстро выявилась масса дефектов ещё «сырой» машины, дававших о себе знать почти в каждом полёте. Поначалу никак не могли достичь скорости более 585 км/ч. Причиной оказалось недостаточное сечение всасывающих патрубков мотора. Заводская бригада переделала их за одну ночь. После этого удалось довести максимальную скорость до 605 км/ч.
В ходе испытаний заменили потёкший водяной радиатор, сняли, разобрали и поставили опять карбюратор, сменили покрышки колёс. Но всё это делалось без снижения темпа полётов. Всего совершили 42 полёта общей продолжительностью 16,5 ч. Они позволили определить основные характеристики машины, но никто не знал, как она поведёт себя на пикировании, при выполнении фигур высшего пилотажа, включая штопор; не удалось проверить в воздухе работу вооружения.
Опытный истребитель И-301, весна 1940 г. 
Пушка МП-6, установленная на моторе М-105П во время полигонных испытаний: а — пушка; б — магазин на 81 патрон; в — заднее крепление; г — фальшствол. 
Приборная доска И-301. 
Государственные испытания заняли всего шесть дней, закончившись 27 июня. В заключении отчёта НИИ ВВС говорилось:
«1. Предъявленный на государственные испытания 1-й экземпляр… И-301 с мотором М-105П их не выдержал…
2. Самолёт отвечает заданным лётным данным по постановлению КО № 243, за исключением большой посадочной скорости 140 км/ч, вместо заданной 110–120 км/ч.
3. Признать, что… И-301 представляет несомненный интерес для ВВС, как в части своего материала — упрочнённая древесина, мощного вооружения, так и в части максимальной скорости — 605 км/ч.
4. Необходимо в кратчайший срок построить второй экземпляр этого самолёта, устранить на нём основные дефекты, выявленные при испытаниях первого экземпляра, довести стрелковое вооружение, провести заводские испытания по полной программе и передать его на госиспытания…
5. Признать целесообразным немедленно начать подготовку серийного производства… И-301 с М-105П, обеспечив выпуск 25–30 самолётов для прохождения войсковых испытаний в 1940 г. Необходимо просить НКАП особо обратить внимание на этот самолёт в части быстроты его доводки и постройки войсковой серии с устранением дефектов…»
Левый борт кабины И-301. 
Правый борт кабины И-301. 
Среди подробно перечислявшихся далее недостатков отмечались высокая температура в пилотской кабине, плохой обзор из неё (из-за низкого качества отечественного плексигласа), перегрев воды и масла при наборе высоты, недостаточная продольная устойчивость, слишком большая нагрузка на основные стойки шасси при взлёте, отсутствие посадочной фары и радиостанции.
Машину отправили в Химки на переделку. После доработки заводские испытания первого образца И-301 продолжили, но в августе 1940 г. он потерпел аварию. К этому времени было совершено 79 полётов общей продолжительностью свыше 32 ч. 11 августа машину подготовили к полёту лишь к вечеру. Около 19 часов Никашин вырулил на старт. Полёт проходил нормально, и через полчаса истребитель зашёл на посадку против солнца. Именно это обстоятельство в совокупности с малыми размерами заводского аэродрома привело к грубой посадке с поломкой шасси.
Первый образец И-301 потом отремонтировали, а попутно внесли некоторые изменения в планер и оборудование. В частности, на машине появился радиополукомпас. На этом самолёте проводили испытания на пикирование и отстрел вооружения. Машина летала до 4 января 1941 г., когда в полёте расплавились коренные подшипники мотора. Лётчик из НИИ ВВС совершил посадку на «брюхо», но истребитель получил тяжёлые повреждения и более не восстанавливался.
Постройка второго образца задержалась до октября 1940 г. Поскольку заводские испытания он не прошёл, то и на государственные его не допустили. Зато в ноябре на этом самолёте впервые опробовали в полёте вооружение. Надо сказать, что первые лётные испытания магазинной пушки ПТБ-23 конструкции Н. Б. Таубина и М. Н. Бабурина на будущем Ил-2 показали её непригодность для эксплуатации на самолёте из-за чрезмерной отдачи при выстреле. Доработанный вариант, предназначенный для установки в развале цилиндров мотора М-105П, получил обозначение МП-6. По результатам испытаний на втором И-301 в ноябре 1940 г. МП-6 внедрили в серийное производство сразу на двух заводах (хотя на вооружение официально не приняли). Таубина и Бабурина наградили орденами Ленина.
Авария И-301 лётчика А. И. Никашина 11 августа 1940 г. Хорошо видны пулемёты ШКАС и трубы охлаждения пулемётов БС. 
Но реально МП-6 применения на серийных истребителях не нашла. Весной 1941 г. на подмосковном аэродроме Монино провели на штурмовиках Ил-2 сравнительные лётные испытания пушек МП-6 и ВЯ-23 (последнюю сконструировали Волков и Ярцев). ВЯ-23 показала явные преимущества и была принята на вооружение. Возможно, это обстоятельство в совокупности с неудачами, преследовавшими коллектив ОКБ-16 при разработке пулемёта АП-12,7, стали причиной ареста Таубина и Бабурина 16 мая 1941 г.
В сентябре 1940 г. неожиданно изменились требования к дальности полёта И-301. После осмотра И-301 и конкурировавшего с ним И-26, созданного под руководством А. С. Яковлева, новым наркомом авиапромышленности А. И. Шахуриным и начальником ВВС РККА Я. С. Смушкевичем конструкторам объявили о необходимости поднять максимальную дальность до 1000 км. Первоначально на истребителе было три бензобака (один в фюзеляже и два в центроплане); пришлось добавить ещё два кессон-бака в консолях. Увеличение взлётного веса потребовало также некоторого усиления шасси. Второй экземпляр И-301 спешно доработали, увеличив запас топлива. На нём Никашин совершил беспосадочный перелёт Москва — Курск — Москва протяжённостью 850 км. Остатка бензина хватило бы ещё на 250–300 км. Это подтвердило возможности истребителя в отношении дальности полёта.
Из сохранившихся документов известно, что Лавочкин испрашивал разрешение наркомата на испытание второго экземпляра И-301 с турбонаддувом, но данных о таких полётах обнаружить не удалось.
Ещё 26 июля 1940 г. Совнарком принял решение о развёртывании серийного производства И-301 на заводе № 23 в Ленинграде. Однако 2 октября поступило указание ограничиться сборкой там только пяти экземпляров для эксплуатационных испытаний.
После изменения системы обозначений советских военных самолётов машина стала именоваться ЛаГГ-1. Но уже 23 ноября появился приказ НКАП о выпуске варианта с увеличенной дальностью (с пятью баками) как ЛаГГ-3. И наконец в декабре вышло постановление о производстве этого самолёта сразу несколькими заводами. Лавочкина, Горбунова и Гудкова удостоили Сталинской премии.
