— Эксперименты ЦАГИ со всасывающим патрубком карбюратора. Патрубок при этом устанавливался не в лобовой части капота, а на его верхней поверхности.
— Установка в 1940 году хвостового колеса диаметром 200 мм.
— Установка козырька пилота с плоскими стеклами, не дающими бликов.
— Испытания фонаря пилота со сдвигаемой назад средней частью. Летчики Хабаровский, Супрун и Никашин облетавшие самолет И-16 №5210601 в марте 1938 года единодушно забраковали такой фонарь.
— В течении 1937 года И-16 №5210671 подготавливался для скоростного рекордного перелета. Машина готовилась для Валентины Гризодубовой. Осенью 1937 года во время тренировочного полета самолет был разбит Валерием Чкаловым.
— Летом 1940 года в ремонтных мастерских ВВС ВМФ два самолета тип 24 были оборудованы бомбодержателями конструктора Орлова. Самолеты брали 10 бомб по 15 кг или одну 100 килограммовую бомбу. Установки испытывались в 62-й авиабригаде ВВС Черноморского флота.
— Летом 1941 года И -16 тип 29 был оборудован установками для стрельбы реактивными снарядами PC-132. Под каждым крылом размещалось по два снаряда. Установка испытывалась с 18 по 26 июня 1941 года.
— Тогда же в первой половине 1941 года часть И-16 была оборудована стандартными бомбодержателями (по типу И-153) позволяющими подвешивать каплеобразные подвесные бензобаки ПСБ-21 или две бомбы по 100 кг.
В заключение главы, охватывающей (далеко не полностью) работы по переделкам и модификациям самолета следует упомянуть, что И-16 применялся в экспериментах по дозаправке горючим в воздухе. Разработка такой системы была осуществлена в 1935 году специализированным КБ№1 Управления ВВС под руководством конструктора Запанованного[* Работы по дозаправке в воздухе ведись в Советском Союзе еще в 1930г. Использовались самолеты Р-5 и ТБ-1.]. Первоначально система дозаправки была оборудована на биплане И-5. Весной 1936 года для этой цели переделкам подвергся И-16 №123915. Суть всего процесса была проста и заключалась в следующем. С самолета-заправщика ТБ-3 опускался шланг, наконечник которого пилоту истребителя предстояло ухватить и соединить с заправочным гнездом на левом борту И-16. После наполнения бензобака наконечник шланга автоматически выбрасывался из гнезда. Сложность операции по перекачиванию топлива была в следующем. Так как пилоту И-16 приходилось ловить шланг одной рукой, то необходимо было совместить ручку управления самолетом с рычагом управления двигателем. Действительно, устройство, позволяющее управлять двигателем было смонтировано прямо на «калаче» ручки управления. В июне 1936 года полеты на таком доработанном И-16 произвели летчики Соколов, Супрун и Евсеев. 22 июня 1936 года, старший лейтенант Евсеев, один из самых опытных пилотажников среди военных испытателей, произвел две удачных дозаправки в воздухе. В последствии подобные опыты были продолжены после окончания второй мировой войны уже с реактивными истребителями.
The I-16 type 29 armed with RS-132 unguided rockets.
The I-16 type29 armed with RS rockets and two FAB-100 bombs. This variant could carry two drop tanks instead of bombs.
1939 —1940
В 1939 году уже мало кто сомневался в окончании эпохи И-16. Даже установка более мощных двигателей М-62 и М-63 не позволила серийному истребителю превзойти рубеж скорости в 500 км/час. Какое-то время считалось, что добиться более высоких характеристик можно с новым двигателем М-64, обладавшим взлетной мощностью 1200-1300 л.с. Конструкторы ожидали появление М-64 (был еще и М-65) вплоть до 1941 года, однако этот двигатель являющейся последней однорядной девятицилиндровой звездой так и не был доведен.
Николай Поликарпов пытался улучшить аэродинамику самолета, заменив полотняную обшивку крыльев фанерной. Летом 1939 года был испытан самолет №1721103, у которого верхняя часть крыла была обшита фанерой толщиной 2,5 мм, тогда же на госиспытании в НИИ ВВС был предъявлен И-16 тип 24 с фанерным покрытием крыла. Последний аппарат летал со скоростью 489 км/ч, что было несколько выше показателей других машин. Однако данный результат приписали двигателю М-63. И хотя деревянная обшивка была рекомендована для производства, в серийных образцах она своего применения не нашла.
В 1939 году были проведены летные исследования И-16, доказывающие что дальнейшее совершенствование истребителя как типа нецелесообразно.