Группа авиаконструкторов во главе с А. А. Микулиным изобрела новую конструкцию авиационного мотора, Б. Г. Шпитальный — новый тип авиавооружения. И. Г. Четаев разработал метод расчета устойчивости самолета при движении по земле. С. А. Христианович открыл основные закономерности изменения аэродинамических характеристик крыла самолета при полете на больших скоростях. Группа ученых во главе с М. В. Келдышем своевременно обеспечила надежную защиту скоростных самолетов от вибрации, возникающей при больших скоростях. Н. Е. Мочин нашел теоретическое решение комплекса задач «теории кругового крыла».
Усилиями советских ученых, конструкторов, инженеров, рабочих за первый год Отечественной войны было освоено производство 14 новых типов самолетов, в том числе 5 типов истребителей, 6 — бомбардировщиков, 1 — штурмовика и 2 типов транспортных. За это время было внедрено в производство 10 новых типов моторов. Уже в 1942 г. авиационная промышленность начала производить модифицированные самолеты ЯК-7 с форсированным мотором ВК-105ПФ и за год выпустила 2431 такой самолет против 166 в 1941 г. В 1942 г. приступили к выпуску самолетов ЯК-9, которые имели максимальную скорость 600 км/час и пушку калибра 37 мм. С июля 1942 г. началось серийное производство самолетов ЛA-5 с мотором воздушного охлаждения А. Д. Швецова мощностью 1850 л. с., которые уже имели две 20-мм пушки и максимальную скорость 648 км/час. За шесть месяцев 1942 г. было выпущено 1129 таких самолетов15.
Появление советского штурмовика ИЛ-2 было полной неожиданностью для фашистов. Эта бронированная машина представляла по существу «летающий танк» и была незаменимым авиационным оружием в борьбе с техникой и живой силой противника. На ИЛ-2 были установлены моторы АМ-38 мощностью 1600 л. с. Эти самолеты обладали превосходными летно-тактическими данными: могли поднимать до 600 кг боеприпасов и развивать скорость до 430 км/час. На вооружении немецко-фашистских ВВС таких первоклассных маневренных машин не было. Неоднократные попытки немецких конструкторов создать штурмовик, подобный советскому ИЛ-2, не увенчались успехом.
Штурмовики ИЛ-2 активно поддерживали действия сухопутных, военно-воздушных и военно-морских сил во всех видах боя и операциях. Неожиданно появляясь и проносясь на бреющем полете над полем боя, они осыпали врага бомбами и пулями, вносили смятение в его порядки, эффективно помогали советской пехоте и танкистам, совершали налеты на железнодорожные и другие объекты противника.
Не стояла на месте и советская бомбардировочная авиация. Наряду с пикирующим бомбардировщиком ПЕ-2 во время войны был создан первоклассный бомбардировщик ТУ-2.
Возросшее качество вооружения способствовало успешному ведению воздушного боя с применением вертикального маневра.
В ходе войны в советской авиации появились реактивные самолеты. Первый реактивный самолет создал В. Ф. Болховитинов в самом начале войны, однако он не был принят к производству вследствие многих еще не решенных проблем в этой области. Над созданием турбореактивных двигателей работали крупный ученый А. М. Люлька и другие конструкторы. Решением научных проблем в области производства самолетов с реактивными двигателями занимались конструкторские бюро А. И. Микояна, П. О. Сухого, С. А. Лавочкина, А. С. Яковлева и другие коллективы. Авиационная промышленность настойчиво продолжала работу по освоению производства реактивных самолетов. В 1945 г. появились опытные самолеты с реактивными ускорителями, а в 1946 г. и в последующие годы — реактивные самолеты16.
Гитлеровская Германия не успела опередить Советский Союз и в создании реактивной авиации: первый советский реактивный самолет был испытан на месяц раньше, чем был апробирован фашистский реактивный истребитель «мессершмитт».
6 мая 1942 г. Государственный Комитет Обороны рассмотрел вопрос о путях повышения эффективности боевых действий советской авиации. В частности, было принято решение о серийном производстве новых авиационных двигателей М-107 вместо двигателей М-105П, чтобы увеличить скорость истребителей. С целью обеспечения дальнейшего роста выпуска самолетов и моторов Наркомату авиационной промышленности были дополнительно выделены специальные стали, алюминиевый листовой прокат, станочное оборудование. В 1942 г. в авиационной промышленности количество металлорежущих станков возросло на 21,4 тыс. штук, кузнечных прессов — на 600 штук.
Уже весной 1942 г. все авиационные заводы, эвакуированные из центральных областей Советского Союза на Урал и в Сибирь, полностью наладили производство самолетов, моторов, агрегатов к ним и наращивали темпы их выпуска. Большинство перебазированных заводов вскоре стали давать в несколько раз больше продукции, чем до эвакуации. В 1942 г. было произведено 25 436 самолетов против 15 735 в 1941 г., т.е. на 60% больше, причем значительно возрос выпуск самолетов новых конструкций. Так, в этом году было выпущено 1129 истребителей ЛА-5, массовое производство которых началось с июля, а штурмовиков ИЛ-2 — в 5,7 раза больше, чем в 1941 г.17
В результате количественных и качественных изменений в самолетном парке советской авиации, восполнения ее потерь в начальный период войны и большого урона в самолетах, причиненного противнику, Советские Военно-Воздушные Силы успешно завоевывали стратегическое господство в воздухе. Уже в битве под Москвой немецко-фашистская авиация впервые за вторую мировую войну потерпела крупное поражение. Ко времени контрнаступления под Москвой соотношение сил оказалось в пользу Советских ВВС. В этой битве участвовала 1 тыс. советских самолетов, а со стороны противника — 615 самолетов18.
К осени 1942 г. советская военная авиация имела 4540 самолетов, а гитлеровская — около 3500. Хотя на вооружении Советских ВВС находились еще машины старых конструкций (например, 500 ночных бомбардировщиков У-2 и Р-5), советская авиация не уступала немецко-фашистской в боевой мощи. К предстоящему контрнаступлению под Сталинградом общее производство самолетов в декабре 1942 г. по сравнению с декабрем 1941 г. возросло в 3,3 раза, авиамоторов — в 5,4, бомб — в 2,1, авиаснарядов — в 6,3 раза. В контрнаступлении под Сталинградом участвовало около 1350 самолетов, причем уже в начале операции инициатива в воздухе перешла к советским летчикам. В ходе Сталинградской битвы в ожесточенных воздушных боях и ударами по вражеским аэродромам они уничтожили около 3 тыс. самолетов противника, что значительно подорвало мощь гитлеровской авиации19. В это время соотношение воздушных сил изменилось в пользу СССР.
В середине 1943 г. Советские Военно-Воздушные Силы по количеству самолетов на фронте превосходили немецко-фашистские в 2 раза. Советская авиационная промышленность учла суровый и горький опыт начального периода войны и сделала все для того, чтобы обеспечить нашей авиации значительное стратегическое господство в воздухе. Фактически с зимы 1942/43 г. советская авиация владела инициативой в воздухе на громадном фронте от Воронежа до Кавказа.
Гитлеровское командование предприняло последнюю активную попытку восстановить господство в воздухе в июле 1943 г. в районе Курской дуги. Рассчитывая вернуть своим воздушным силам репутацию непобедимых, оно сосредоточило здесь более 3,7 тыс. самолетов. Ежедневно происходило более 200 воздушных боев, перераставших часто в воздушные сражения. В грандиозной воздушной битве на Курской дуге советская авиация разбила сильную немецко-фашистскую авиационную группировку. Курская битва подтвердила превосходство Советских ВВС. У противника была окончательно вырвана оперативная, а затем и стратегическая инициатива в воздухе.
В 1943 г. авиационная промышленность достигла дальнейшего роста выпуска самолетов. Всего в 1943 г. было выпущено 33,3 тыс. самолетов, т.е. на 46% больше, чем в 1942 г. причем значительную часть составляли истребители и штурмовики новых образцов. 1943 год прошел под знаком борьбы за повышение летно-тактических характеристик этих боевых самолетов20.