За 39 летных дней каждый пилот налетал на И-16 по 50 ч. В ходе испытаний выявилось, что разбег самолета составлял 300–350 м на скорости 160–170 км/ч. Машина показала хорошее штопорирование и пикирование при любых углах. В отчете об испытаниях по этому поводу говорилось:
Хорошо выполнялись фигуры: петля, боевой разворот и переворот. Первую И-16 выполнял за 30 сек., вторую за 18, третью за 1–1,2 сек. Максимальная продолжительность полета составила 2 ч. 10 мин. при крейсерской скорости 260 км/ч. Максимальный боевой радиус действия истребителя, то есть расстояние, которое он мог преодолеть, взлетев с аэродрома, проведя один воздушный бой и вернувшись обратно, составил 540 км. Также производилась пробная транспортировка самолета в разобранном виде. На двух автомашинах его перевезли на расстояние 80 км.
Гвоздем программы стали учебные воздушные бои. Любопытно, что в качестве условного противника для И-16 были выбраны бипланы И-7[ГУ ЦАНО. Ф. 2066. Оп. 9. Д. 51. Л. 6.].
Этот истребитель был спроектирован в Германии в конструкторском бюро Хейнкеля в 1928 году и первоначально назывался Hе-37. В рамках сотрудничества между РККА и рейхсвером[
На истребителе стоял V-образный двигатель BMW VI, выпускавшийся в Советском Союзе по лицензии под названием М-17, развивавший мощность 500 л. с. Истребитель развивал максимальную скорость 286 км/ч и был вооружен двумя пулеметами ПВ-1.
Надо сказать, что учебные воздушные бои с И-7 осенью 1935 года стали для И-16, можно сказать, пророческими. Дело в том, что в Германии прямым потомком этого самолета стал усовершенствованный биплан «Хейнкель» Не-51. Тот самый, с которым «ишакам» предстояло встретиться через год, только уже в реальных воздушных боях…
Во время испытаний выяснилось, что управление И-16 слишком чувствительное. Даже при небольшом давлении на ручку управления «дергалась вся машина». То же самое происходило и при нажатии пилота на гашетку пулеметов. Во время учебных воздушных боев с И-7 летчики отметили, что у «ишачка» очень плохой обзор вниз из-за толстого капота, поэтому предпочтительной являлась атака снизу-сзади.
Пулемет ШКАС оказался очень сложен и ненадежен в эксплуатации, бывали даже случаи самоспуска. Испытания выявили также многочисленные дефекты нервюр, обшивки, слабость конструкции шасси и костыля. Во время полета фонарь кабины забрызгивало маслом, внутри накапливались выхлопы. Участвовавшие в полетах 10 летчиков за время испытаний на здоровье не жаловались, однако медики выявили у большинства из них повышенное кровяное давление[ГУ ЦАНО. Ф. 2066. Оп. 9. Д. 51. Л. 6.].
Тем временем на авиазаводе № 21 имени Енукидзе в Горьком наконец удалось наладить массовый выпуск И-16. Если в первой половине года самолеты собирали фактически поштучно по мере поступления моторов, то ближе к осени ситуация с поставками наладилась. Это позволило до конца года выпустить в Горьком 486 истребителей, однако это по-прежнему были устаревшие «тип 4» с двигателем М-22!