После устранения основных недостатков и установки убираемого шасси оба И-16 было решено отправить для дальнейших испытаний в края более теплые, чем заснеженное Ходынское поле в центре Москвы. Теплыми краями была знаменитая Кача — аэродром летной школы военных летчиков №1 под Севастополем. Однако, прежде, чем самолеты погрузили на железнодорожные платформы, произошло событие, которое в значительной степени растопило лед недоверия к пол и Карпове ко му истребителю. Дело касалось штопора, вокруг которого накалялись страсти. И-14. который являлся все-таки в значительной степени детищем ЦАГИ из штопора выходил со значительным запаздыванием — сказывалось «затенение» руля поворота горизонтальным оперением. А уж «гадкому утенку» И-16 и к тому же конкуренту, специалисты ЦАГИ вообще предрекали неминуемую погибель в этой фигуре высшего пилотажа. Аэродинамик Журавченко, опираясь на результаты аэродинамических продувок, считал, что этот короткохвостый самолет характер штопора будет иметь плоский и даже предлагал поднять вверх стабилизатор, подобно тому как это было сделано на И-14. На совещаниях 17 января и 21 февраля 1934 года ни один из инженеров или летчиков не смог сказать ничего внятного по этому вопросу. Было ясно, что продувки продувками, но главным судьей будет летный эксперимент. Так как И-16 с «Райт-Циклоном» было жалко, рисковать решили машиной с М-22. В течение двух дней 1 и 2 марта 1934 года испытатель Валерий Чкалов произвел 75 срывов на штопор, которые показали следующее.
При потере скорости и нейтральном управлении И-16 в штопор не входил: свалившись на крыло и сделав полвитка, самолет снова выходил в прямолинейный полет. В случае принудительного ввода (ручка на себя и «дача» педали) И-16 входил в штопоре устойчивым характером вращения. Вывод без проблем осуществлялся при нейтральной установке рулей. Тенденций к плоскому штопору отмечено не было.
Испытания, проведенные Чкаловым 1-го и 2-го марта, результат для судьбы самолета имели весьма значительные. С этого момента практически уже ничто не могло остановить запуск И-16 в серийное производство. Удачное разрешение мучительного и сложного вопроса придаю сил создателям самолета, придало оно уверенности в правоте решения и руководителям промышленности. Никто из них не мог тогда предположить, что начинают многолетнюю борьбу за самолет, борьбу с его многочисленными «болезнями» и «капризами».
Crash-landing of the second I-16 prototype.
Crash-landing of the second M6 prototype on 14 April 1934. Note the interceptor locating slots in the wing leading edge.
The third TsKB-12 prototype at Nii VVS airfield.
22 марта 1934 года начались эксплуатационные испытания на Каче. Машина с М-22 (ведущий Коккинаки) летала с убранным шасси с целью получения полных скоростных характеристик. Результаты были превосходные! У земли максимальная скорость составила 359 км/час, на требуемых пяти километрах - 325 км/час. Но система уборки шасси, однако, никуда не годилась.
Механизм подъема был весьма ненадежным, часто заслал и отказывал. Подъем шасси вызывав большие затруднения даже для такого физически сильного летчика как Чкалов. Поэтому на втором экземпляре (ведущий летчик Чсрнавский) с «Раит-Циклоном», шасси на испытаниях даже не убирали. Впрочем этому аппарату все равно не повезло, 14 апреля, на последней стати пробега, когда уже можно было сказать, что полет закончился, разрушился узел крепления правой стойки шасси, и самолет лег на брюхо. На этом «качинские» испытания второго экземпляра И-16 закончились.
Через неделю закончили «мучить» и машину с М-22. Если аварийный самолет упаковали в ящик и отправили для ремонта на завод поездом, то И-16 с М-22 решили отправить по воздуху. 25 апреля на нем улетел в Москву Чкалов. 1 мая 1934 года этот самолет в компании с бипланом И-15 и туполевским И-14 впервые пролетел над Красной площадью.
Все лето в ЦКБ и на заводе возились с шасси. Новая машина с двигателем «Райт-Циклон» Ф-3 имела в этой части значительные переделки. Основным же ее отличием был капот двигателя тоннельного типа, близкий к так называемому капоту «Уопера». На воздушный винт установили обтекатель, усилили крыло — именно с этого экземпляра носовая часть была зашита дюралюминиевым листом по первый лонжерон.