Прототип ЦКБ-3тер
Еще на раннем этапе гражданской войны в Испании пилоты, летавшие на истребителях-монопланах И-16, столкнулись с большими трудностями при борьбе в ближнем бою с чрезвычайно маневренными истребителями-бипланами Fiat CR.32. Пилоты итальянских истребителей использовали классическую тактику ближнего маневренного боя (так называемый «dogfight»), что ставило скоростные И-16 в невыгодное положение.
К тому же влиятельные группы в самих советских военно-воздушных силах тормозили радикальные перемены в тактике боевого применения истребителей, вытекающие из опыта использования моноплана И- 16 в Испании, и требовали продолжения разработки истребителей-бипланов.
Вопрос о том разработка какого истребителя будет проводиться в будущем стал темой обсуждения на заседании ЦК ВКП(б) на которое были приглашены представители ВВС, а также руководство авиационной промышленности. Значение этой встречи характеризуется тем фактом, что Сталин лично осуществлял контроль над дискуссией. В результате этой встречи была решено, что разработка истребителей-бипланов будет продолжена.
Главный упор в этой работе должен был быть сделан на улучшение аэродинамики биплана, для повышения его скорости, в то же время сохранения высокой маневренности. Чтобы уменьшить лобовое сопротивление, на следующем поколении поликарповских истребителей-бипланов было снова введено верхнее крыло типа «чайка». Конструкцию самолета разрабатывали А.Щербаков и А.Караев, под руководством самого Поликарпова. Проект был окончен и прошел официальную апробацию 11 октября 1937 года.
Первый прототип нового биплана, обозначенный как ЦКБ-3тер, имел крыло типа «чайка» как и на ранних И-15, но также обладал и целым рядом характерных черт И- 152. Конструкция фюзеляжа была в основном сохранена такой же, как и на И-15, хотя она была усилена и изменена в некоторых деталях. Крылья имели деревянную конструкцию с полотняной обшивкой, элероны верхнего крыла имели металлическую обшивку и оснащались триммерами.