И все-таки в целом И-16 заслужил положительную оценку. Большим достоинством планера истребителя стала простота ремонта. Средний процент ежемесячных потерь составлял 35,4 %, из них 18 % — потери безвозвратные, а 16,4 % подлежали ремонту в полевых мастерских. Средний срок «жизни» в боевых условиях одного истребителя И-16 составил 87 дней. Настоящим сюрпризом для конструкторов стала стойкость к атмосферному воздействию конструкции из дерева и полотна. В жарком и сухом испанском климате такие конструкции сохранялись гораздо лучше, чем в суровых условиях России.
Главным недостатком И-16 стало сравнительно слабое вооружение самолета. Его основной противник, итальянский Фиат CR-32, имел гораздо более сильное вооружение, позволявшее пилотам республиканцев частично компенсировать более низкие летные характеристики своего биплана. Двух 7,62-мм ШКАСов было явно недостаточно. Группа инженеров завода № 21 под руководством Боровкова всего за одну ночь изыскала возможность установки на И-16 третьего, синхронного, пулемета ШКАС в нижней части фюзеляжа. «Трехпулеметных» И-16 изготовили незначительное количество. Даже если некоторые из них и попали в Испанию, на ход воздушных боев они не оказали никакого влияния.
Позже появилась новая модификация И-16. вооруженная помимо крыльевых двумя синхронными пулеметами, установленными над двигателем.
«Четырехточечный» вариант получил обозначение «И-16 тип 10», в Испании он был известен как «Супер моска». Истребители отправлялись в Испанию непосредственно с заводов раньше, чем были официально приняты на вооружение ВВС РККА. Госиспытания в НИИ ВВС истребитель И-16 с более мощным двигателем М-25, посадочными щитками и убираемым лыжным шасси прошел только в феврале 1939 г.
Первые самолеты И-16 тип 10 отправили в Испанию в марте 1938 г. в составе партии из 31 истребителя, летом к ним прибавилось еще девяносто И-16 тип 10. Самолеты И-16 тип 10 приняли участие в ожесточенных воздушных боях лета 1938 г. В это же время испанцы получили 24 двигателя Райт «Циклон F54» американского производства, эти моторы имели улучшенные высотные характеристики. Несколько И-16 из 4-й эскадрильи переоснастили американскими Райт «Циклонами»; 4-й эскадрильей командовал один из самых ярких асов республиканских ВВС — Антонио Ариас.
Расчеты показывали, что новые двигатели будут сохранять мощность до высоты порядка 7000 м, что даст возможность пилотам И-16 на равных вести воздушный бой с истребителями Bf. 109. Первые схватки между двумя типами истребителей-монопланов, показали, что до высоты 3000 м они имеют примерно равные характеристики, но выше мощность двигателя М-25 падает, в то время как мотор мессершмитта не теряет мощности до высоты 5000 м. За счет большей высотности двигателя летчики Bf. 109 могли диктовать свои условия боя.
Летчики Антонио Ариаса преподнесли сюрприз противнику 17 сентября 1938 г. над Эбро в воздушном бою с эскадрильей мессершмиттов. В первой же атаке, неожиданно свалившись сверху, летчики И-16 с Райт «Циклонами» сбили четыре Bf. 109. Всего же республиканские летчики (в бою принимали участие И-16 с Райт «Циклонами», «нормальные» И-16 и И-15) сбили одиннадцать самолетов противника. Увы, это была уже прощальная песня. До конца 1938 г. все советские летчики покинули Испанию, а поставки авиационной техники из СССР прекратились. В общей сложности из Советского Союза в Испанию было отправлено 455 одноместных истребителей И-16 и 20 двухместных УТИ-4; к месту назначения прибыли 422 И-16 и четыре И-16УТИ.
Франкисты фактически организовали морскую блокаду республики: 96 советских транспортов с военным имуществом были перехвачены, а три («Комсомолец», «Тимирязев» и «Благоев») потоплены. Сложности доставки грузов морем были предсказуемы, поэтому еще в 1936 г. в Испанию прибыла техническая комиссия с целью изучения возможности изготовления самолетов на месте. Комиссия провела инспекцию 16 заводов, 22 января 1937 г. отчет о работе комиссии лег на стол наркома авиапромышленности М.М. Кагановича. Комиссия посчитала возможным организацию авиационного производства в испанской республике.
Для массового производства выбрали истребитель-биплан И-15, в Испании уже имелась техдокументация на этот самолет, так же как и значительный запас узлов и агрегатов для него. Сборка И-16 была предпочтительнее по причине более высоких летных характеристик истребителя-моноплана, но велась она фактически в режиме строго секретности. Руководство Республики рассматривало вопрос об изготовлении в Испании не мене тысячи И-16. Летом 1938 г. на заводе SAF-15 в Аликанте начался выпуск истребителей И-16 тип 10. До конца года здесь удалось собрать четыре истребителя, получивших номера с «СН-001» до «СН-004». Первые испанские И-16 имели вооружение только из крыльевых пулеметов, их можно рассматривать как промежуточный вариант между И-16 тип 5 и И-16 тип 10. Четыре И-16 постройки завода в Аликанте стали первыми и последними монопланами данного типа, изготовленными в Испании и принявшими участие в боях на стороне Республики. Следующие десять И-16 вступили в строй уже после падения Республики. После окончания гражданское войны все «моски» испанского производства наряду с трофейными И-16 (всего 22 самолета), поступили на вооружение 26-1 группы, которая базировалась в Майорке. В 1941 г. в летное состояние удалось привести еще 28 И-16. В 1948 г. все истребители И-16 ВВС Испании получили новое обозначение — С.8. На вооружении учебных подразделений ВВС Испании самолеты С.8 оставались до 1953 г.
В «испанский период» своей истории истребители И-16 сыграли важную роль, выступив в роли главного «добытчика» трофеев — новейших самолетов немецкой конструкции, знакомство с которыми представляло большой интерес для советской авиапромышленности. Так, 4 декабря 1937 г. после неудачно проведенного воздушного боя вынужденную посадку совершил истребитель Bf. 109B. Самолет попал в руки республиканцев. Через две недели аналогичная участь постигла бомбардировщик Не-111. Оба немецких самолета вывезли в Советский Союз, где их тщательно изучили и испытали.
Истребители И-16 в Испании
В октябре 1936 г. первая партия из 31 истребителя И-16 была разгружена в военно-морской базе Картахена. Самолеты быстро собрали на близлежащем аэродроме Лос-Алькасарез. Из советских летчиков и самолетов сформировали три эскадрильи, которыми командовали А. Тарасов, С. Денисов и К. Колесников. Позже эскадрильи перебазировались в Алькала-де-Хинарес и Кампо XX, последний аэродром более известен как Эль-Сото.
В феврале 1937 г. в Испанию доставили еще 31 истребитель И-16. Пополнение позволило восполнить потери и сформировать четвертую эскадрилью. Теперь эскадрильями командовали Борис Смирнов, Сергей Плигунов, Сергей Денисов и Константин Колесников. 21 мая в Картахене транспорт «Антонио Сатрустигу» разгрузил еще 62 истребителя. Опять были восполнены потери в самолетах и сформирована новая, пятая, эскадрилья под командованием Валентина Ухова. Вскоре Ухов стал командиром вооруженной «москами» 21-й группы. 8 июля в Испанию прибыло судно «Кабо Санто-Томе», имевшее на борту 31 самолет И-16. Опять восполнили потери и сформировали очередную эскадрилью. Командование шестой вооруженной истребителями И-16 эскадрильей принял Александр Иванович Гусев. В это же время несколько УТИ-4 поступило в школу высшего пилотажа в Эль-Кармоли. Месяцем позже, 10 августа, 62 самолета доставил транспорт «Кабо Сан-Августин». Часть из них поступило в Эль-Кармоли, часть оставили в резерве, часть пошло на восполнение потерь.
В апреле 1938 г. Республика получила первые 31 истребитель И-16 тип 10; эти самолеты поступили на вооружение 3-й и 5-й эскадрилий. В июле через Францию удалось доставить еще 93 самолета И-16 тип 10. В республиканских ВВС И-16 тип 10 получил наименование «Супер моска», однако летчики продолжали называть самолеты просто «моска». Истребители поступили на вооружение первых шести эскадрилий, 7-я эскадрилья воевала на И-16 тип 6. «Супер моски» получила также школа в Эль-Кармоли. К этому времени 1-й эскадрильей командовал Жозе Редондо Мартин, 3-й Франциско Таразона Торан, 4-й Антонио Ариас, 6-й Франциско Мероньо и 7-й Жозе Паиг Торрес. 2-й и 5-й эскадрильями командовали советские летчики.
Утром 16 ноября 1936 г. первые И-16 пролетели над крышами Мадрида. Их появление стало сюрпризом как для франкистов, так и для республиканцев. «Моски» атаковали истребители CR-32, которые прикрывали бомбардировщики Ju-52. Юнкерсы бомбили позиции республиканцев в районе больницы Клинико и казарм Монтанья. На следующий день первый И-16 был сбит звеном «Чирри» (прозвище истребителя CR-32), которое вел капитан Ангел Салас Ларразабал.
