Однако век тихоходных невысотных гофрированных гигантов миновал. Развитие зенитной артиллерии, истребительной авиации заставило использовать тяжеловесные воздушные дредноуты как транспортные и пассажирские самолеты.
Дальнейшее развитие получила в СССР концепция легкого истребителя, впервые воплощенная в самолете И-5.
До 1933 года во всех странах истребители были преимущественно бипланами или полуторапланами, относительно легкими по массе и высокоманевренными. Затем появился истребитель-моноплан, обладавшей большей скоростью, но пониженной маневренностью по сравнению с бипланом. В связи с этим родилась идея боевого взаимодействия дополняющих друг друга машин разных типов. Скоростные монопланы должны были догонять и перехватывать противника. Менее быстрые, но более маневренные бипланы — уничтожать его в воздушном бою. Маневренные истребители вели в бой в горизонтальной плоскости, отсюда большое значение имел наименьший радиус виража, необходимый для захода в хвост противнику.
Совершенствование маневренных истребителей осуществлялось последовательным развитием бипланной схемы на основе улучшения аэродинамики компоновки, при сохранении сравнительно небольшой удельной нагрузки на крыло, и применением все более мощных и высотных моторов. Тем самым обеспечивался прирост максимальной скорости, повышение высотности, скороподъемности и потолка и при отличных маневренных качествах самолета.
Применение монопланной схемы с одновременным уменьшением площади крыла и применением более тонких аэродинамических профилей позволяло резко снизить сопротивление. Одновременно были применены убирающиеся в полете шасси и гладкая жесткая обшивка планера. Площадь крыла при заданной массе была уменьшена в 2–2,5 раза. Это привело к возрастанию удельной нагрузки на крыло с 70-100 кг/кв. м у тяжелых монопланов начала 1930-х годов до 140–170 кг/кв. м у скоростных монопланов. В результате полное сопротивление снижалось в 1,5–2 раза, скорость полета возрастала на 20–30 % при неизменной мощности двигателя и высоте полета. Переход на скоростной моноплан стал возможен и благодаря применению новых материалов и технологий. В самолетостроении стали широко применяться плакированный дюралюминий, высокопрочные стали, легкие сплавы повышенной прочности облагороженная древесина и др.
Негативным фактом перехода на схему скоростного моноплана стало сваливание на крыло на больших углах атаки, рост взлетной и посадочной скоростей в связи с возрастанием удельной нагрузки на крыло, увеличение времени выполнения виража. С другой стороны, достигнутые к 1932–1933 годам мощности авиационных двигателей не давали первым скоростным истребителям никаких преимуществ в вертикальных скоростях и в скоростях набора высоты перед маневренными бипланами.
Поэтому некоторое время два вида истребителей развивались параллельно.
В октябре 1933 года начались летные испытания новой машины Поликарпова (сумевшего заинтересовать ею Якова Алксниса и получить под свое начало персональную бригаду) — одностоечного полутораплана смешанной конструкции ЦКБ-3 (крылья — деревянные с полотняной обшивкой, фюзеляж — сварной из хромомолибденовых труб, оперение — дюралевое), именовавшегося впоследствии И-15. Верхнее крыло было выполнено по схеме «чайка». Нововведение не только улучшило обзор из кабины летчика, уменьшило лобовое сопротивление, но и резко увеличило маневренность. Примыкавший к фюзеляжу центроплан создавал столь значительную боковую поверхность, что самолет мог лететь буквально «на боку», с креном 90 градусов. В замысле предполагалось также внедрить убираемое шасси и закрытый фонарь кабины, но реализовать эти идеи на практике не удалось.
С закупленным в США двигателем Райт «Циклон» истребитель, весивший 1370 кг, на высоте 3000 м развивал скорость 360 км/ч. По маневренности на горизонтали он не имел себе равных: время выполнения виража — 8,5 секунды — рекордно малое для истребителя. Вооружение состояло из двух-четырех пулеметов ПВ-1. Правда, легкость конструкции в какой-то мере оказалась достигнутой в ущерб качеству, а заказчик выражал сомнения в оправданности крыла типа «чайка», которое, по его мнению, недопустимо затрудняло обзор при взлете и прицеливании, вело к ухудшению путевой устойчивости. Но летчики сразу полюбили самолет именно за его устойчивость на всех режимах, простоту пилотирования, легкость выполнения фигур и отличные взлетно-посадочные качества. Показателен отзыв знаменитого испытателя M.Л. Галлая: «Это был очень легкий по весу, исключительно хорошо управляемый самолет, обладавший поразительной способностью устойчиво держаться в воздухе едва ли не в любом положении».
С 1934 года на заводах №-39 и №-1 началась серийная постройка И-15, который за два года был выпущен в количестве 384 экземпляра, а затем, из-за отрицательного отношения руководства ВВС, все-таки снят с производства, а уже с 1937 года начал сниматься с вооружения.
Маневренные истребители строились в это время и в других странах.
Летом 1933 года поднялся в воздух первый истребитель уже фактически гитлеровской Германии — классический биплан Не-51 с мотором BMW-VI, являвшийся дальнейшим развитием истребителя Хейнкель HD-37, (который с 1931 по 1934 год производили в СССР под маркой И-7). Самолет серийно строился с апреля 1935 года, был вооружен парой синхронных 7,92-мм пулеметов MG-17 с 500 патронами на ствол, обладал целым рядом достоинств: его взлетно-посадочные свойства, устойчивость, пикирующие качества могли служить примером. На истребителе была установлена приемо-передающая радиостанция, чего советской промышленности не удалось добиться и десять лет спустя. В то же время по скорости (315 км/ч), скороподъемности и маневренности Не-51 заметно уступал И-15.
Практически идентичной, с таким же вооружением, но более маневренной и высотной машиной был самый массовый предвоенный германский истребитель Аr-68 с двигателем жидкостного охлаждения «Юнкере» Jumo 210Е, поступивший на вооружение Люфтваффе в конце лета 1936 года.
В 1933 году совершил первый полет итальянский биплан «Фиат» CR-32. На нем был установлен рядный мотор жидкостного охлаждения в 600 «лошадей», разгонявший двухтонную машину до 354 км/ч. Вооружение состояло из двух 7,69-мм синхронных пулеметов. На модификации CR-32bis, сошедшей с конвейера весной 1936-го, добавили еще два пулемета, установленных поверх нижнего крыла за пределами диска винта. Летом 1937 года в ущерб максимальной скорости и скороподъемности вооружение истребителя еще раз усилили, смонтировав в носовой части фюзеляжа два пулемета Бреда-SAFAT калибра 12,7 мм.
В конце 1933 года бригада H.H. Поликарпова представила новый инициативный проект — свободнонесущий низкоплан смешанной конструкции (на этот раз деревянным был фюзеляж, а каркас центроплана — металлическим). Он имел три принципиальные особенности: необычайно малые размеры, небольшой запас продольной статистической устойчивости и очень малую взлетную массу. Серийный истребитель И-16 тип 5 с двигателем М-25 (обрусевший «Райт-Циклон» F-3) весил 1508 кг и на высоте 4000 м развивал скорость 445 км/ч. На нем была установлена бронеспинка летчика толщиной 8 мм и убирающиеся шасси. Вооружение состояло из двух крыльевых пулеметов ШКАС с 900 патронами на каждый.
И здесь не обошлось без критиков. Интенданты возмущались слишком большой длиной разбега самолета, которая достигала 250 м (у биплана И-15 — 70 м, у тяжелого бомбардировщика ТБ-3 — 300 м), что требовало удлинения аэродромных полос. Летчикам, особенно средней квалификации, не нравилась большая посадочная скорость, сложная техника пилотирования по сравнению с бипланами — недостаточно устойчивый самолет был строг в управлении, энергично реагировал на малейшее движение ручки и не прощал ошибок. Впрочем, и М.М. Громов, и М.Л. Галлай в мемуарах тоже отмечали, что И-16 «был неустойчив и с плохим обзором», «даже при не очень грубых неточностях в действиях пилота охотно срывался в штопор», а их трудно назвать летчиками средней квалификации. Эта неустойчивость была сознательно задана конструктором, совместившим в одной точке центр тяжести и аэродинамический фокус самолета — все ради достижения, наряду с высокой скоростью, максимальной маневренности в бою. Не устраивал военных также сдвижной фонарь кабины. Пилоты утверждали, что он ограничивает свободу движений и стесняет обзор, а главное — может заесть при необходимости покинуть самолет в критической ситуации. В результате закрывающийся фонарь был упразднен, и кабина стала открытой, что несколько снизило летные качества машины. Тем не менее это был лучший и самый массовый довоенный советский истребитель, находившийся в производстве на протяжении семи лет.
Самолеты И-15 и И-16, ознаменовавшие собой начало качественно нового этапа развития советской авиации, принесли H.H. Поликарпову славу «короля истребителей». Эти машины постоянно улучшались, модернизировались и состояли на вооружении советских ВВС до 1943 года включительно.
