По рекомендациям ЦАГИ в ЛИИ НКАП был переоборудован и в августе-сентябре 1942 г. прошел летные испытания Як-1 No. 0868 с мотором М-105ПФ. В его конструкцию с целью улучшения работы систем охлаждения воды и масла и увеличения максимальной скорости были внесены следующие изменения.

1. По водорадиатору:

• изменен профиль верхней передней стенки входной части туннеля;

• увеличен ход регулирующей заслонки на 50 мм (до 350 мм);

•  произведена герметизация туннеля.

2. По маслорадиатору:

• уменьшена на 40 % площадь входной части туннеля и сам туннель удлинен до 225 мм;

• удлинена выходная часть туннеля до 410 мм, а профиль ее верхней стенки выполнен более плавным;

• увеличен ход регулирующей заслонки на 80 мм (до 340 мм);

• произведена герметизация туннеля.

3. Изменена форма сечения и расположение всасывающего патрубка нагнетателя.

4. Установлены обтекатели на выхлопные патрубки, на выход трубы продувки картера мотора и кронштейны управления элеронами.

5. Установлен обтекатель-козырек на сдвижную часть фонаря кабины.

6. Произведена герметизация фюзеляжа (загерметизирована противопожарная перегородка, установлены фанерная перегородка за бронеспинкой и матерчатая - за водорадиатором).

7. Установлен обтекатель входного отверстия кожухов пулеметов и заделаны патрубки для отвода пороховых газов.

8. Изменено сопряжение хвостового оперения с фюзеляжем.

9. Уменьшены до 6-7 мм щели между крылом и элеронами.

По результатам испытаний внесенные в конструкцию изменения дали прирост скорости на 23 км/ч (у машины No. 0868 на высоте 3500 м скорость стала 594 км/ч, а у серийного Як-1 на высоте 3650 м - 571 км/ч). Скороподъемность осталась без изменений. Увеличение скорости можно было считать гарантированным, поскольку на испытания Як-1 No. 0868 поступил после эксплуатации в части, т.е. с полным набором полученных ухудшений аэродинамических форм: нарушениями лакокрасочного покрытия, вмятинами в металлических деталях, плохой подгонкой лючков и зализов.

Параллельно с исследованиями в ЦАГИ КБ тоже предприняло ряд шагов по улучшению летно-тактических свойств серийных самолетов. На опытном заводе No. 115 НКАП на самолете No. 1047 были выполнены работы по облегчению конструкции и обеспечению кругового обзора из кабины летчика. Облегчение было сделано по уже отработанной схеме путем снятия пулеметов ШКАС и установки металлического хвостового оперения. Для уменьшения лобового сопротивления была предусмотрена уборка хвостовой опоры. Но главной изюминкой, конечно, было новое остекление фонаря и пониженный, в связи с его установкой, гаргрот фюзеляжа. Заводские испытания, закончившиеся 25 июня 1942 г. (летчик-испытатель П.Федрови), показали значительное улучшение маневренности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Набор высоты за боевой разворот составил 1200-1300 м, а время виража сократилось до 16-17 с. Несравненно лучше стал обзор, причем установка зеркала позволяла летчику вести наблюдение за задней полусферой (ЗПС) без поворота головы.

Но идея облегчения машины за счет ослабления вооружения, как известно, не нашла поддержки у военных. Поэтому в том же месяце на заводе No. 115 подвергся восстановительному ремонту и переделкам Як-1 No. 3560. Как и на предыдущем образце, на нем был срезан гаргрот и установлен новый каплевидный фонарь с зеркалом обзора ЗПС. Но козырек фонаря был выполнен с прямыми стеклами. У самолета No. 1047 он был беспереплетным. Даже на опытном заводе не удалось избежать волнистости плексигласа, которая искажала видимость. В условиях серийного производства беспереплетный козырек был бы еще худшего качества, и от него пришлось временно отказаться (впоследствии такой козырек установили на Як-3). На машине No. 3560 были установлены переднее и заднее бронестекла (на самолете No. 1047 стоял только макет заднего). Кроме бронестекол и бронеспинки (со срезанным верхом) летчик был защищен броненадголовником, установленным на неподвижной части фонаря, и бронеподлокотником для левой руки.

Вооружение тоже было изменено, но качественно. Вместо двух пулеметов винтовочного калибра, которые уже не удовлетворяли современным требованиям, - противник тоже усиливал защиту и бронирование своих самолетов -поставили один синхронный крупнокалиберный пулемет УБС ("вместо двух" -это относительно серийных машин, так как Як-1 No. 3560 ранее подвергся мероприятиям по облегчению и пулеметы ШКАС на нем не стояли). Боекомплект к пулемету УБС состоял из 200 патронов. Изменилось и управление огнем. Механический и пневмомеханический спуски пушки и пулеметов были заменены на электрический и пневмоэлектрический соответственно, приводимые в действие от спусковой кнопки и спускового крючка на ручке управления. Новая ручка, сделанная по типу ручки Bf.109, позволяла вести огонь только правой рукой, оставляя левую свободной для управления режимами работы мотора при маневрировании. Все эти изменения были внесены в расчете на запущенный в серийное производство мотор М-105ПФ.

Тактические качества Як-1 возросли настолько, что А.С. Яковлев 1 июля 1942 г. обратился к наркому авиационной промышленности с просьбой о выпуске войсковой серии в 20 самолетов с аналогичными изменениями и отправке их на фронт для проверки в боевых условиях.

Преимущества были столь очевидны, что войсковую серию строить не стали. Постановлением ГКО от 11 августа 1942 г. было дано распоряжение директору завода No. 292 о внедрении в серию изменений, опробованных на Як-1 No. 3560. Кроме того, постановлением предусматривалась установка на модифицированных "яках" маслорадиатора по типу Як-7, винта ВИШ-105, всасывающего патрубка нагнетателя с пылефильтром конструкции ЦАГИ и убирающейся хвостовой опоры. Сроки устанавливались следующие: первые 10 машин изготовить в сентябре, 100 машин - в октябре, а с ноября выпускать только новые Як-1 (позже приказом наркома авиационной промышленности от 2 октября 1942 г. полный переход на выпуск "яков" с улучшенным обзором предписывалось начать с 10 октября).

С заданием завод справился. Оговоренное постановлением количество Як-1 б в заданные сроки вышло из заводских цехов. Наименование новой модификации почему-то не прижилось, хотя и употреблялось повсеместно. Наименование Як-1СБ появилось в результате ошибки военпреда УВВС ВМФ, который к секретному названию добавил открытое наименование машины СБ, употребляемое на заводе. Все нововведения внедрялись в производство постепенно, чтобы не снизить выпуска самолетов. Так, убирающуюся хвостовую опору начали ставить на Як-1 с 87-й серии, с 89-й серии появился маслоотражающий щиток, уменьшавший забрызгивание фонаря кабины маслом, новые фонарь и вооружение появились с 99-й серии. Поскольку испытания мер, предложенных ЦАГИ для улучшения аэродинамики, были закончены к 11 сентября, то их внедрение в серию тоже задержалось, началось с 15 ноября 1942 г., и проводилось также постепенно. Полностью процесс завершился примерно к 110-й серии.

Одновременно были проведены мероприятия по частичному облегчению конструкции серийных самолетов. По постановлению ГКО от 22 сентября 1942 г. с Як-1 сняли: фару с предохранителем и выключателем сети, световую сигнализацию выпущенного положения хвостовой опоры, экранирование электросети после разъемных коробок, проводку обогрева часов, штепсельную розетку хвостового аэронавигационного огня (АНО), автомат давления, манометр вооружения, устройство пневмо-перезарядки МП-20, радиополукомпас РПК-10, вариометр, трос-дублер ножного управления, концевой выключатель на секторе газа. Этим же постановлением предписывалось устанавливать на самолетах ночное светооборудование, фару, вариометр и РПК-10 только по особому заказу для самолетов ПВО. Улучшению тактических свойств самолета способствовала установка с 20 августа 1942 г. на всех Як-1 радиоприемника РСИ-4, а на каждом пятом (с 1 октября на каждом четном) - радиопередатчика РСИ-3.

Поэтому Як-1б уверенно лидировал на сравнительных контрольных испытаниях, проведенных на заводе No. 292 бригадой ЛИИ НКАП совместно с летно-испытательной группой завода. Як-1б с улучшенной аэродинамикой и штатным вооружением уступал облегченному варианту только в вертикальном маневре и во всех отношениях был лучше серийного Як-1.

Серийное производство Як-1Б началось с сентября 1942 г. в соответствии с постановлением ГКО от 11 августа 1942 г. В сентябре было выпущено 10 самолетов, а с октября выпускались только самолеты Як-1Б. Всего их было построено 4188. С 10 декабря 1942 г. по 28 января 1943 г. самолеты Як-1Б проходили войсковые испытания на боевое применение в 32 гв. иап 210 иад 3 ВА (Калининский фронт) и в 176 иап 283 иад 16 ВА (Сталинградский фронт).  

За время войсковых испытаний на 58 самолетах было совершено 669 боевых вылетов с налетом 6174, проведено 38 воздушных боев, в результате которых сбито 25 самолетов противника, в том числе: Me-109F - 5, Ju-87 - 8, He-111 - 3, Hs-126 - 2, FW-190 - 6, Ju-88 - 1. Свои потери: 6 Як-1Б.  

Hовая система управления огнем и кабина с улучшенным обзором задней полусферы получили высокую оценку летного состава и были приняты для установки на всех самолетах истребительного типа. Были одобрены и остальные изменения, произведенные ОКБ. Следует отметить, что еще в 1940 г. Ю.Б.Эскин, директор завода N301, в докладной на имя наркома авиационной промышленности А.И.Шахурина сообщал, что им совместно с А.С.Яковлевым проверена возможность установки на Як-1 37-мм пушки Б.Г.Шпитального. Проверка показала, что пушка калибра 37 мм не может быть установлена на Як-1, ибо для ее установки потребовалось бы изменение компоновки кабины и удлинение фюзеляжа.

В ноябре 1942 г. ЦАГИ был разработан еще один вариант формы маслорадиатора и испытан в аэродинамической трубе Т-104 на натурном образце. Применение такого маслорадиатора дало бы увеличение максимальной скорости на 6-8 км/ч. В июле 1943 г. он был внедрен в серию, и после этого к вопросам улучшения аэродинамики Як-1 не возвращались.

В мемуарах А.С.Яковлева упоминается еще один самолет с наименованием Як-1б - фронтовая переделка Як-1 в модификацию с новым фонарем кабины и пониженным гаргротом, проведенная в полку майора Ф.И.Шинкаренко. Как удалось в последнее время установить, подобные работы имели место в 42-м иап в 1942 г., но объектом для модификации был не Як-1, а Як-7Б.

Автору известна другая фронтовая переделка Як-1 No. 4353 в Як-1б, но проведенная в январе 1944 г. в 15-х стационарных авиаремонтных мастерских (САМ) ВВС Северного флота (СФ). Таким образом, приоритет в создании новой модификации Як-1 принадлежит ОКБ.