В «зимней» войне на И-16 уже массово начали применяться сбрасываемые подвесные бензобаки. Испытания первых подвесных баков на И-16 велись еще в марте-апреле 1939 года. Были испытаны баки цилиндрической и плоской формы, подвешиваемые под фюзеляжем. Испытаний, однако эти столитровые емкости не выдержали, основной причиной явилось сдвигание центровки самолета назад до опасного предела, чего никак нельзя было допустить. Более удачными оказались подвесные баки, подвешиваемые под крыльями. По своему внешнему виду они явно напоминали подобную конструкцию на И-97 — не зря японский истребитель испытывался в НИИ ВВС РККА. Впрочем, подобие было только внешним, ибо баки И-16 были выполнены из прессованного, пропитанного клеем картона — фибры. Первый самолет, оснащенный такими баками, испытывался в июне-июле 1939 года, это была машина, доработанная на базе серийной №1021681. Серьезность решения данной проблемы очевидно было столь велика, что этот И -16, называемый (в который раз) самолетом-сопроводителем даже получил на этапе испытаний обозначение тип 20. Испытание фибровые бачки, каждый на 93 литра емкостью, выдержали. И-16 с этими баками мог пикировать с углом 60^е, выполнять виражи до 80^е, максимальная скорость конечно при этом снизилась на 21 км/ч, однако полетное время увеличилось на один час. До конца 1939 года завод №21 сдал ВВС 80 машин с подвесными бензобаками, а с января 1940 года крылья всех типов стали оборудоваться такими установками. Каждая выпушенная заводом машина комплектовалась шестью подвесными баками. До первого апреля 1940 года завод выпустил 1000 таких баков.

Что касается основных бензиновых баков в фюзеляже, то еще в 1938 году велись работы по замене металлических баков на картонные — фибровые. Тогда же велась разработка наиболее эффективных методов протектирования. Многослойный протектор бензобаков должен был устранять протекание бензина в случае боевых повреждений. Один из вариантов протектора был следующим: кожа-юфть яловая, краснодубовая, толщиной 5,5-6 мм, вулканизированная резина 0,5 мм, наружный чехол — сетка металлическая, стальная, отожженная и 2,5 мм резина. Работы по протектированию велись и в 1939 году и только с того года были полностью освоены. Таким образом лишь машины, выпущенные во второй половине 1939 года оснащались баками, полноценно защищенными от повреждений в бою.

После удачного применения реактивных снарядов РС-82 в боевых условиях летом 1939 года началось оснащение такими установками и серийных машин. До конца 1939 года завод сдал военным 31 самолет с установками PC.

В последнем квартале 1939 года авиазавод №21 стал выпускать самолеты с двигателем М-62 и М-63, заменив тем самым пулеметный тип 10 на тип 18 и 24, а пушечный тип 17 на тип 27 и 28. Выпуск серийной продукции за тот год выглядел следующим образом:

И-16 тип 5 с плоским подвесным боком.

The I-16  type 5 with trunk-type auxiliary fuel tank.

Госиспытания И-16 тип 5 с подвесным баком цилиндрической формы.

The I-16 type 5 with cylindrical auxiliary fuel tank under evaluation.

Сброс в воздухе плоского подвесного бака.

The trunk-type tank is jettisoned in flight.

И-16 тип 20 (№1021681).

The I-16 type 20.

Будучи самым массовым истребителем, состоящим на вооружении ВВС РККА, И-16 конечно был и наиболее часто использован для различных переделок и модификаций. Особенно часто такие работы проводились над вооружением истребителя. Первыми удачными в этой области были ранее упоминаемые И-16 тип 6 и 12. В начале 1937 года состоялась попытка усиления пушечного варианта дополнительным бомбовым вооружением. Самолет, оснащенный подкрыльевыми держателями для 280 кг бомб испытывался в НИИ ВВС с 10-го февраля по 3-е марта 1937 года. Под каждым крылом устанавливалось по четыре замка ДЕР-32 для четырех бомб АО-10 и по одному ДЕР-3 для ФАБ-100. Серийное производство такой установки развернуто не было.

В конце 1937 года с заводского аэродрома в Нижнем Новгороде начал летать штурмовой вариант, разработанный конструктором Боровковым. Этот самолет получивший обозначение тип 9 (№ 9211), совершил первый полет 27-го декабря 1937 гола, затем прошел заводские испытания, однако путевки в большую жизнь не получил. Основной «изюминкой» машины являлась шестипулеметная батарея пулеметов ШКАС, управляемая и полете. Пулеметы размешались в центроплане, в районе сочленении с отъемной частью крыла и могли поворачиваться вниз в вертикальной плоскости на угол 9°. Шасси при этом не убирались и были закапотированы в своеобразные обтекатели "штаны". Эти обтекатели улучшили путевую устойчивость самолета, что явилось даже некоторой  неожиданностью для летчиков и конструкторов. Так как неубираемое шасси освободило полфюзеляжное пространство, то там были размешены держатели для шести двадцатипятикилограммовых бомб. В серию машина не пошла.

Тот факт, что И -16 изначально был оснащен гордостью русских оружейников сверхскорострельными пулеметами ШКАС вовсе не означал, что оружейники на этом достижении (1800 выстрелов в минуту) успокоятся.

И-16 тип 5 на испытаниях бомбового вооружения в НИИ ВВС.

The I-16 type 5 during bombing trials at Nil WS.

И-16 № 9211. переоборудованный в штурмовик . (ГАГО)

The I-16 ser. 9211 converted to ground attack fighter.

Подвеска бомбы ФАБ-100.

FAB-100 bomb attachment.

И-16 №9211, переоборудованный в штурмовик. Видны фюзеляжные бомбодержатели. (ГАГО)

The I-16 ser. 9211 with two underfuselage bomb racks.

И-16 № 9211. Экспериментальный штурмовик оснащен подвижной установкой пулеметов ШКАС (ГАГО).

The I-16 ser. 9211 equipped with swinging triple ShKAS machine gun mount.

И-16 № 1021582 с двигателем M-25B. оборудованный турбокомпрессором TK-1.

The I-16 ser. 1021582 equipped with TK-1 turbocharger.