Серийное производство истребителей И-16 началось в 1934 г., но запланированных объемов выпуска удалось достигнуть лишь в 1935 г. К этому времени появилась возможность поставить на И-16 двигатели М-25, представлявшие собой копию американского мотора воздушного охлаждения Райт «Циклон 3». Выпуск двигателей «Циклон 3» был налажен в Перми на моторостроительном заводе № 19. В 1935 г. завод изготовил порядка 600 двигателей М-25, большинство было собрано из деталей американского производства.
Новый вариант истребителя был запущен в серию в Москве на заводе № 39. Как раз первые пять серийных самолетов и получила знаменитая пилотажная группа. Первый самолет выпущен заводом 25 апреля 1935 г. При взлетной массе в 1432 кг новый вариант истребителя развивал максимальную скорость в 456 км/ч на высоте 3000 м. Конструктивно он был близок третьему прототипу, оснащенному мотором Райт «Циклон F3». однако имел новый капот двигателя, аэродинамическую компенсацию элеронов, полотняную обшивку рулей высоты и руля направления. Самолеты с моторами М-25 известны как «И-16 тип 5». Их серийное производство наладили на заводе № 21 в Нижнем Новгороде. Завод уже полностью переключился на выпуск истребителей И-16. Конструкторский отдел завода самостоятельно разработал ряд изменений в конструкции самолета. К примеру, в 1934 г. в Горьком создали для И-16 новый механизм уборки шасси Испытания механизма уборки шасси на И-16 с заводским номером 42111 дали положительные результаты, после чего механизм внедрили на все другие истребители И-16. включая уже построенные.
Истребитель И-16 тип 10 из 7-й эскадрильи.
И-16 тип 6 с бортовым кодом «СМ-011», снимок сделан после грубой посадки па аэродром Эль-Кармоли.
Параллельно с серийном выпуском самолетов И-16 тип 5 велась работа по усилению вооружения истребителя путем установки пулеметов ШКАС калибра 7.62 мм. Пулемет ШКАС был разработан в 1932 конструкторами-оружейниками Шпитальным и Комарицким, на тот момент ШКАС являлся самым скорострельным оружием в мире (скорострельность 1800 выстрелов/мин). Серийный выпуск пулеметов ШКАС и истребителей И-16 начался одновременно, но «сырое» еще оружие не стали устанавливать на боевые самолеты. По сравнению с авиационным вариантом Максима, пулеметом ПВ-1, ШКАС стоил в пять раз дороже (5000 рублей за пулемет), но зато был вдвое легче и обладал удвоенной скорострельностью. Поначалу крыльевые ШКАСы постоянно заедали. Причем заедали гак часто, что с первых серийных вооруженных ШКАСами истребителей в полках пулеметы просто демонтировали. Причина отказов оказалось в следующем: инженеры, отвечавшие за установку вооружения, неудачно расположили пулеметы в крыле. Со временем от дефекта установки вооружения удалось избавиться.
Изготовленные заводом № 39 в период с 28 августа по 3 ноября 1935 г. истребители поступили на вооружение 107-й эскадрильи брянской бригады. Одновременно с началом поступления в войска скоростных истребителей- монопланов, обладавших высокими для того времени посадочными скоростями. в стране развернулась программа по удлинению взлетно-посадочных полос аэродромов.
Летчик так описывал свои ощущения от полета на И-16: «Летать просто… Самолет чрезвычайно отзывчив на движение ручкой управления, что делает любую ошибку в пилотировании фатальной. Неловким движением ручки можно запросто положить самолет на спину даже на посадке». Чрезвычайная отзывчивость самолета на движения ручкой привела к необходимости замены установленной на ручке механической гашетки спуска пулеметов электроспуском, требующим меньших физических усилий при нажатии.
Строевые летчики, равно как и летчики-испытатели, выражали озабоченность обжатием обшивки верхней плоскости крыла в полете на больших скоростях. Пилоты рекомендовали увеличить количество нервюр в силовом наборе крыла, однако их пожелания учтены не были.
По-прежнему беспокойство вызывали штопорные характеристики. Заключение по штопорным характеристикам испытатели дали в целом благоприятное, однако даже в отчете после описания методики вывода из штопора пришлось отметить: «от летчика требуется высочайшее летное мастерство».
В том же 1935 г. состоялся зарубежный дебют И-16. Истребитель, вместе с самолетами Четверикова ОСГА-101 и Путилова Сталь-3, продемонстрировали на Международной авиационной выставке в Милане. В духе миролюбивой политики Советского Союза истребитель подавался как скоростной спортивно-пилотажный самолет. И-16 окрасили в броские цвета, но появление самолета на публике прошло почти не замеченным, что привело советскую делегацию в смущение. Причина замалчивания советского «спортивно-пилотажного» самолета скорее всего заключалась в банальном неверии Запада в возможности советской авиапромышленности наладить массовый выпуск «малышей». Интересно, что бы сказали организаторы выставки, знай они, что всего лишь через год в небе Испании именно эти советские самолетики будут висеть на хвостах истребителей итальянского производства?
Центроплан и средняя часть фюзеляжа истребителя И-16. Снимок сделан в авиаремонтных мастерских в Испании.
Силовой набор крыла И-16.
Летчик-интернационалист француз Виллем Лабассёр в кабине истребителя И-16 тип 6, лето 1937 г.
Боевое крещение истребителя И-16 пришлось на период Гражданской войны в Испании 1936-1939 г.г. Первые самолеты данного типа доставили из Советского Союза на Пиренеи в октябре 1936 г. Вместе с партией из 31 истребителя И-16 тип 5 прибыли летчики 1-й бригады из Брянска. Тремя эскадрильями командовал капитан Тархов.
Уже первое появление 9 ноября 1936 г. истребителей И-16 в небе Мадрида радикально изменило характер воздушной войны. Фактически И-16 стал первым в мире истребителем, способным перевести воздушный бой в вертикальную плоскость, уйти от «карусели» на виражах. Главными противниками истребителей советской конструкции являлись итальянские Фиат CR-32 и германские Хейнкель He-51. Летчики этих самолетов быстро осознали угрозу, исходившую от И-16. и старались принимать с ними в бой, только имея на своей стороне численное превосходство. У республиканцев самолеты И-16 получили прозвище «Моска» (мошка), сторонники Франко прозвали самолет «Боинг» (за внешнее сходство с американским истребителем) и «Рата» (крыса».
Вторая партия, состоявшая также из 31 самолета, прибыла в Испанию 7 мая 1937 г., 21 мая на Пиренеи доставили еще 17 одноместных И-16 и четыре двухместных И-16УТИ. Самолеты сопровождали летчики, большая часть которых служила в 142-й авиационной бригаде, базировавшейся в Бобруйске. Вместе с советскими летчиками прибыла и небольшая группа испанских пилотов, прошедших курс обучения в Кировобадском авиационном училище. К этому времени в небе Испании с самолетами И-16 произошло несколько катастроф, причиной которых послужила недостаточная прочность узлов навески элеронов. При маневрировании с большими перегрузками в ходе воздушного боя, крепления элеронов разрушались, элероны отрывались и самолет терял управляемость. Инциденты отозвались репрессиями в Советском Союзе. В духе того времени начался поиск виновных в саботаже «врагов народа». Впрочем, настоящую причину отрыва элеронов также установили. В результате была усилена конструкция 150 крыльев, кроме того заменили обшивку элеронов. Четырнадцать истребителей до 1 июля прошли доработку на месте, в Испании, 10 августа 1937 г. в Испанию прибыли 62 самолета, модернизированных в заводских условиях.
Вид спереди на мотораму И-16.
Инструктор авиационного училища в Эль-Кармоли Рамон Кастанеда позирует па фоне И-16, снимок сделан незадолго до гибели Кастанеды в авиакатастрофе.
Эксплуатация истребителей И-16 в условиях фронта выявила множество других дефектов. Так, колеса основных шасси с пневматиками размерами 750x100 оказались слишком узкими для работы с испанских аэродромов, которые отличались каменистым грунтом. Отскакивающие от колес при взлете и посадки камни повреждали горизонтальное оперение. Дефект устранили путем установки пневматиков размерами 750x150 и дополнительной обшивкой нижних поверхностей стабилизатора и рулей высоты. Источником постоянных проблем стал фонарь кабины. Козырек забрызгивался маслом, поэтому для улучшения обзора летчики старались фиксировать фонарь в открытом положении, однако при маневрировании фонарь самопроизвольно закрывался. Неожиданным плюсом стала чрезмерная задняя центровка самолета. Случаев капотирования почти не отмечалось даже при грубых посадках на неподготовленные площадки.
Много внимания уделялось изучению живучести самолета в условиях реальных боевых действий. Воздушные бои над Валенсией в период с 9 марта по 8 апреля 1937 г. привлекли особое внимание этой проблеме. Выяснилось, что пули крупнокалиберных пулеметов истребителей CR-32 пробивают бронеспинку И-16, защита топливных баков советского истребителя также оставляет желать лучшего.