Проблемы с уборкой шасси на И-16 первых вариантов заставили конструкторов уделить максимум внимания именно шасси. На самолете ЦКБ-29 с высотным двигателем Райт «Циклон» F54 предусмотрели использование пневматического механизма уборки/ выпуска шасси. Расчеты показывали возможность достижения скорости 485 км/ч на высоте 5000 м, однако вновь проект развития не получил. В начале 1936 г. на заводе № 39 резко осложнилось положение Поликарпова и его подчиненных. В мае Поликарпов получил назначение на должность главного инженера нового завода № 84, и в то же время продолжал отвечать за производственные вопросы на заводе № 21. Его КБ фактически разделилось между двумя заводами, из-за неясного будущего люди начали искать другую работу. Заместитель Поликарпова, Константин Таиров, который в период проектирования и запуска в серию истребителя И-16 являлся правой рукой шефа, ушел в Киев на завод № 43. Между тем события в Испании, связанные с появлением Bf.109, и серия аварий истребителей И-16 еще более усугубили положение Николая Николаевича. Многочисленные аварии и происшествия происходили не только в СССР, но и в Испании. Так, на самолетах И-16 тип 5 на крутых виражах отмечались случаи срыва законцовок крыла. На морозе нередко ломались рычаги секторов газа, текли топливные баки. В середине 1937 г. поиск причин подобных происшествий чаще всего выливался в поиск врагов народа. На выявление истинных причины были брошены лучшие умы КБ. Как оказалась причины на самом деле были близки к вредительству — некачественный материал ряда деталей и производственные дефекты.
Специальным приказом по заводу № 81 вводилось производство крыльев усиленной конструкции. В 1937 г. были пересмотрены нормы прочности, из-за чего потребовалось пересмотреть результаты статических испытаний 1934 г. и даже провести новые испытания на прочность. Подобные работы отнимали у Поликарпова массу времени и сил. Удивительно когда он успевал еще и работать над новыми проектами. В этот период появились многоцелевой ударный самолет «Иванов», многоместный пушечный истребитель МПИ-1.
Поликарпов не забывал о необходимости проектирования нового истребителя, предназначенного для замены И-16. В 1937 г. Поликарпов получил назначение главным инженером завода № 156. Именно на этом заводе развернулись работы по созданию перспективной машины. В начале 1938 г. проект И-180, носивший на себе отпечаток ЦКБ-25, был в целом готов. Лицензионный выпуск двигателей Гном-Рон налаживался в Запорожье на моторостроительном заводе № 29. Непосредственным развитием французского движка стал мотор М-88 мощностью 1100 л.с. Истребитель с таким мотором мог стать достойным приемником И-16 и мог развивать скорость в 600 км/ч.
Конструктивно И-180 являлся логическим развитием И-16, его освоение в массовом производстве не вызывало особых трудностей. Самолет с нетерпением ждали в войсках, поэтому правительство настоятельно рекомендовало Поликарпову начать серийное производство истребителей еще до конца 1938 г. Рекомендации были сугубо волюнтаристскими, довести и запустить в серию новый самолет — дело весьма фантастичное. Серия ошибок в планировании производства наряду с гибелью на И-180 Чкалова, Сузи и Степанчонка, поставила крест на многообещающем самолете.
Первый полет И-180 состоялся 15 декабря 1938 г. Поднимал его в воздух Валерий Павлович Чкалов. Полет окончился трагической гибелью национального героя. 5 сентября 1939 г. на втором прототипе разбился летчик-испытатель Томас Сузи. 26 мая 1940 перевернулся на посадке и едва не погиб опытнейший летчик-испытатель, герой Китая Степан Супрун. Летчику-испытателю НИИ ВВС Афанасию Прошакову 5 июля того же года пришлось покинуть с парашютом И-180 после попадания в перевернутый штопор.
Такие случаи не могли пройти бесследно — под удар попал сам Н.Н. Поликарпов, а не только самолет И-180. «Короля истребителей» переводили с одного завода на другой, банально подсиживали завистники, не давали ходу проектам — проще говоря «зажимали». В 1939 г. Поликарпов вместе с помощниками приступил к проектированию истребителя под двигатель жидкостного охлаждения АМ-37.
Проект нового высотного истребителя получил шифр И-200(К). Осенью 1939 г. проект находился в завершающей стадии. В октябре Поликарпова в составе делегации советских специалистов направили в Германию для знакомства с авиационной промышленностью. В отсутствие Поликарпова из его КБ выделилась новая организация — ОКО. В ОКО ушли многие специалисты, прихватив с собой проект И-200. Возглавил ОКО молодой представитель ВВС на заводе — некто Артем Микоян, брат сталинского наркома Анастаса Микояна. Правой рукой Микояна младшего стал опытнейший конструктор Михаил Гуревич. Истребитель И-200 получил всемирное признание под маркой МиГ-3.
Из Германии Поликарпов вернулся к разбитому корыту. Ситуация сложилась ужасная, но «король истребителей» руки не опустил.