Довольно высокая нагрузка на крыло обусловила высокую посадочную скорость – 107 км/час. Поэтому И-16 требовались более длинные взлетно-посадочные полосы, чем те, которые были необходимы для старых истребителей-бипланов. Так как поставки новых И-16 тип 4, в строевые части не могли начаться ранее лета 1935 года, Советское правительство приняло решение об удлинении взлетно-посадочных полос аэродромов, чтобы при эксплуатации новых И- 16 не возникало проблем.

Планировалось, что И-16 тип 4, будет временным вариантом истребителя, до того момента пока не будет развернуто производство лицензионной версии двигателя Wright Cyclone SGR-1820-F-3. Однако И-16 тип 4, оказался очень полезен для освоения эксплуатации новых самолетов, а также для ознакомления нилотов с характеристиками моноплана с низко расположенным крылом и убирающимся шасси.

Предсерийные И-16 тип 5 оснащались импортными американскими двигателями Wright Cyclone SGR-1820-F-3. Трубка Пито была более длинной, чем та, которая устанавливалась ни серийных самолетах, а огни на законцовках крыла были меньше чем на серийных И-16 шип 5.

Истребители И-16 тип 5 из состава 8-го истребительного полка. Черноморского флота прогревают двигатели перед стартом. Летное поле в Каче, 1941 год. Самолет на переднем плане не имеет щитков на основных стойках шасси.

Экспериментальный ЦКБ-18 был развитием И-16 тип 4 с бронированной кабиной и усиленным вооружение. Это был первый советский истребитель, оснащенный бронезащитой впереди и позади кабины пилота. Вооружение было увеличено до четырех пулеметов ПВ-1, также имелась возможность подвески 100 килограммовых бомб.

Система «Звено» представляла собой сочетание нескольких самолетов, куда входил самолет-носитель и несколько подвешенных под ним истребителей. Благодаря использованию такой концепции достигалось увеличение дальность истребителей, которые получали возможность сопровождать дальние тяжелые бомбардировщики на всем протяжении их полета.

«Звено-6» состояло из бомбардировщика ТБ-3-4М-17Ф в качестве самолета- носителя и двух И-16 тип 4. На ранней стадии испытательной программы «Звена- 6». к ней привлекался, по крайней мере, один опытный ЦКБ-12. Как на И-16 тип 4, так и на ЦКБ-12, демонтировались крыльевые пулеметы. На нижней поверхности каждого крыла ТБ-3 монтировалась специальная рама из стальных труб (снаружи внешних двигателей). На эти рамы подвешивалось два И-16 Тип 4. Истребители сначала устанавливались под крылом 'ГБ-3-4М-17Ф затем поднимались, и подвешивались к узам крепления расположенным на раме. После этого, шасси истребителей убиралось. Первый полет «Звена- 6» состоялся в августе 1935 года.

В ходе Государственных испытаний в НИИ ВВС опытный ЦКБ-12бис, оснащенный американским двигателем Wright Cyclone SGR-1820-F-2, потерпел аварию при посадке. Ее причиной стало разрушение стойки шасси.

В результате, опытную машину пришлось возвратить на завод для ремонта. Кроме собственно ремонта, самолет подвергся модификации, для того чтобы установить на него давно ожидаемый двигатель Wright Cyclone SGR-1820-F-3 (в СССР этот двигатель часто называли РСФ-3).

После установления в ноябре 1933 года между Советским Союзом и Соединенными Штатами дипломатических отношений, между обеими странами вскоре возникли и разнообразные коммерческие связи. Советский Союз получил возможность закупить самые современные американские авиационные двигатели, а также другое авиационное оборудование.

Двигатели Wright Cyclone были поставлены в Советский Союз непосредственно фирмой Wright Aeronautical Corporation, расположенной в Паттерсон (Paterson), штат Нью-Джерси. Двигатель Wright Cyclone, развивающий мощность 630 л.с., был в полтора раза мощнее, чем стандартный радиальный советский двигатель воздушного охлаждения того времени – М-22 (480 л.с.). Несмотря на то, что двигатель SGR- 1820-F-3 был гораздо мощнее, чем М-22, он был только на 72 кг тяжелее и имел меньший диаметр.

Оружейники перезаряжают крыльевые пулеметы истребителя И-16 Тип 5. Оба крыльевых пулемета питались из коробок с патронами, расположенных в передней части фюзеляжа.

И-16 тип 4

И-16 тип 5

В рамках подготовки производства лицензионного SGR-1820-F-3 первые образцы, двигателей Wright были доставлены на новый моторостроительный завод №19 в Перми. Однако, новый двигатель, обозначенный как М-25, удалось запустить в производство только в октябре 1936 года.

В ходе ремонта у ЦКБ-12бис была перепроектирована носовая секция фюзеляжа. Тогда как ЦКБ-12, первоначальный вариант ЦКБ-12бис и ранние серийные И-16 тип 4 все имели цилиндрический капот типа NACA, то модифицированный ЦКБ-12бис получил новый капот (так называемый Watter-cowling), который был несколько меньше в диаметре, сужался назад и имел в передней части девять окон жалюзи для управления потоком охлаждающего воздуха.

Внутренний кольцеобразный выхлопной коллектор был заменен восемью индивидуальными выхлопными патрубками, выходящими в специальные отверстия сделанные в стенках капота. Два маленьких воздухозаборника в передней верхней части капота были ликвидированы.

В ходе программы модификации, было произведено и множество других усовершенствований, основанных на опыте предыдущих испытаний. Тканевая обшивка, центроплана крыла и их законцовок была заменена металлической. В результате существенно повысилась жесткость крыла, что благоприятно сказалось на характеристиках самолета при полетах на высоких скоростях и при маневрах с высокими перегрузками.

На модифицированном ЦКБ-12бис устанавливался американский двухлопастной воздушный винт Hamilton-Standard с небольшим коком, им был заменен трехлопастной винт, использовавшийся на оригинальном ЦКБ-12бис. Также был увеличен фюзеляжный гаргрот за кабиной пилота. Вооружение осталось тем же самым, что и на И-16 Тип 4.

В сентябре 1934 года, модифицированный самолет был передан на Государственные испытания. В их ходе выявили проблемы с шасси и их створками, поэтому данные узлы подверглись дальнейшим изменениям.

Летные испытания, проводившиеся в сентябре-октябре 1934 года, подтвердили выдающиеся характеристики нового истребителя, которых удалось достичь благодаря установке более мощного двигателя. Модифицированный ЦКБ-12бис развивал максимальную скорость 437 км/час и имел скороподъемность 806 метров в минуту.

Командованию ВВС РККА стало ясно, что истребитель Поликарпова на тот момент является лучшим в мире. В результате вышло Правительственное постановление о немедленной организации его выпуска под обозначением И-16 тип 5, а его производству был дан высший приоритет. Тем не менее, постоянные проблемы с производством двигателей, задержали крупномасштабный выпуск истребителя почти на год.

Истребитель И-16 тип 5 («4» красный), захваченный немцами на аэродроме в Риге (Латвия). Среди самолетов на заднем плане видно несколько британских истребителей-бипланов Gloster Gladiator из состава старых Латвийских ВВС.