Согласно расчетным данным, дальность полета И-16 с мотором М-63 на высоте 7000 метров должна была составить 1070 км, а на высоте 3000 метров — 485 км. Однако в ходе серийных испытаний, проведенных на заводском аэродроме, оказалось, что самолеты имеют гораздо более низкие летные данные, в т. ч. горизонтальную скорость значительно ниже расчетной. Основная причина — опять же низкое качество моторов. Были выявлены следующие дефекты: отказ свечей 3-ЭМТ, отказ РПД, слабая компрессовка цилиндров, низкое качество поршневых колец. [279 — Там же, Д. 519, Л. 114.] Обо всем этом директор Воронин уведомил авиамоторный завод № 19.
В ходе дальнейшего производства возникали новые проблемы. Так, 8 октября 1940 г. военпредом были отклонены к приемке И-16 с моторами М-63 по причине того, что 90 % двигателей при наборе высоты до 4500 метров имели давление наддува значительно меньше расчетного. Основными причинами оказались плохое качество карбюраторов, а также неудачное размещение маслорадиатора.
Тем временем войсковые испытания И-16 (тип 29), проходившие с 26 августа по 7 сентября 1940 г., также показали плохие результаты. Наблюдались перегрев масла и вызванная им сильная тряска мотора, плохая работа карбюратора. Кроме того, была отмечена неравномерная подача бензина из подвесных баков. Несмотря на трудности, к ноябрю ВВС РККА были сданы 175 истребителей с М-63. Однако многочисленные случаи заклинивания моторов, выпущенных заводом № 19, - до 18 ноября по этой причине произошли 15 аварий, — заставили приостановить дальнейшую сдачу до изучения и устранения причин.
К этому моменту были собраны 300 самолетов. В соответствии с указаниями НКАП с них пришлось снять моторы и отправить для доработки на завод-изготовитель. Всего завод № 19 успел получить обратно 384 М-63. Об этой ситуации Горьковский обком ВКП(б) даже сообщил в письме лично Сталину. [280 — ГУ ЦАНО, Ф. 2066, Оп. 6, Д. 506, Л. 5–7.] Получение же кондиционных моторов шло медленно, задерживая сдачу заводом уже собранных машин.
Тем не менее к концу года титаническими усилиями конструкторов, испытателей и рабочих был полностью осуществлен переход с моторов М-25 и М-62 на более мощный М-63 с отработкой всей винтомоторной группы, правда, ценой резкого падения качества. Никогда еще истребители не выпускались такими плохими, как во второй половине 1940 г. Переход заставил в очередной раз переконструировать ряд сопряженных элементов. Пришлось изъять из производства 980 деталей и вновь освоить 1362 детали.
Дальнейшее увеличение мощности «Райт Циклона» было невозможно ввиду причин, указанных ранее. В начале следующего года проблема с авиамоторами обострилась. На 1 января 1941 г. в сборочном цехе завода № 21 и на складах скопились 166 собранных планеров истребителей, не имеющих моторов. Кроме того, 168 самолетов были сданы военпреду, но требовали замены моторов, и, таким образом, общий дефицит составлял уже 334 двигателя! В первом квартале 1941 г. были сданы ВВС 335 истребителей И-16, в т. ч. 256 — УТИ-4 и 79 — тип 29. На этом производство данного типа самолета закончилось.
В общей сложности в 1934–1941 гг. авиазаводы № 21, 39 и 153 выпустили 9450 истребителей И-16 различных модификаций. За шесть с половиной лет были освоены в производстве восемь основных и множество малосерийных типов «ишаков». При этом общая конструкция машины претерпела значительные изменения. Номинально сменилось шесть типов моторов, хотя фактически это были лишь модификации «Wright Cyclone» SCR 1820 F-3. Максимальную скорость удалось увеличить на 110 км/ч, но далось это дорогой ценой. Вес И-16 возрос с 1345 до 1900 кг, увеличились удельная нагрузка на крыло, взлетная и посадочные скорости, значительно ухудшилась скороподъемность.
В течение 1932–1941 гг. на советских заводах проектировалось, находилось в разработке, испытывалось большое количество экспериментальных моделей самолетов, которые по тем или иным причинам не пошли в серию. Работа над опытными моделями осложнялась недостаточным оснащением конструкторских бюро, узкой материально-технической базой и сжатыми сроками. Так, приказом наркомата авиационной промышленности от 14 июня 1936 г. для предварительного проектирования и постройки макета опытных истребителей и разведчиков был определен максимальный срок — семь месяцев. [281 — ГУ ЦАНО, Ф. 2066, Оп. 6, Д. 121, Л. 82.] Но главная причина все же заключалась в отсутствии перспективных двигателей.