Тогда же, в насыщенном событиями августе 1939-го, стало известно, что М-63 взлетной мощностью 1100 л.с. успешно прошел 100-часовые испытания. Кроме того, сообщалось, что в Перми уже имеется задел на 20 М-63 для проведения войсковых испытаний. После получения этой информации Каганович впал в другую крайность. Очевидно, он решил, что 62-й мотор это уже вчерашний день и ставку следует делать на еше более мощный М-63. Он отменил прежнее распоряжение и выдал заводу новое задание - сдать на госиспытания в августе 1939 г. 3 И-16 с М-63. Указывалась максимальная скорость, с которой должны были летать эти самолеты, - 505-515 км/ч. 9 сентября 1939 г. Каганович приказал директору завода № 21 Воронину немедленно подготовить производство к выпуску И-16 с М-63 и в сентябре дать первые 10 серийных самолетов.
Стремительно происходящие события совпали с появлением новых материальных возможностей НКАП. За освоение И-16 с М-63 руководству завода в лице В.П.Воронина пообещали все возможные блага: увеличение зарплаты и численности КБ, высокие премии, новый инструмент и оборудование для монтажа сборочного конвейера. Заводу выделили дополнительную электроэнергию и тепло, 50 новых квартир и еще 500 тысяч рублей на индивидуальное строительство. Кроме этого, началось строительство 10 общежитий для рабочих, пионерского городка и дома отдыха.
Действительно, до конца года 21-й завод построил более 400 самолетов с М-62 и М-63. Эти машины обладали увеличенной скороподъемностью и потолком, однако максимальная скорость по-прежнему не превышала заветные 500 км/ч. Первый И-16 с М-62 закончил прохождение государственных испытаний в октябре 1939 г. При взлетном весе 1830 кг самолет показал следующие летные данные: максимальная скорость у земли - 411 км/ч, на высоте 1000 м - 428 км/ч, на высоте 4400 м - 464 км/ч. Практический потолок составил 9470 метров, скороподъемность на 5000 м - 5,2 мин.
Подготовили И-16 с мощными двигателями и для традиционной ноябрьской демонстрации. Распоряжением по Наркомату авиапромышленности от 25 октября 1939 г.
для парадного пролета 7 ноября над Красной площадью требовалось «отправить в Москву лётом 12 И-16 с М-62. Окраску произвести в красный цвет, оружие не устанавливать. Самолеты облетывать вне очереди».
2. Еще одним направлением стала постройка И-16 с синхронными крупнокалиберными пулеметами ШВАК калибра 12,7 мм (называли их во всей документации пушками). По распоряжению главного инженера завода Куприянова за подписью главного конструктора Пашинина от 21 января 1939 г. самолетам с синхронными ШВАК 12,7 мм присвоили обозначение тип 16. Всего построили три машины: № 16211, 16212, 16213. После заводских испытаний по сокращенной программе И-16 тип 16 передали в НИИ ВВС для прохождения войсковых испытаний.
3. История включенных в план 1937 г. трех самолетов с крыльевыми пулеметами «СН» на практике растянулась еще на два года. Пулемет «СН», обладающий скорострельностью 2800-3000 выстрелов в минуту конструкторы Савин и Норов изготовили в 1935 г. На следующий год «СН» прошел испытания, а в 1937 г. Комитет обороны санкционировал его серийное изготовление. Оборудование И-16 этими пулеметами осуществили в 1938 г. Внешние отличия от других машин были незначительные, «СН» устанавливались взамен крыльевых ШКАСов с прежней системой боепитания.
Установка пулемета СН в крыле И-16 тип 19.1939 г.
21 января 1939 г. самолет с крыльевыми пулеметами «СН» получил наименование тип 19. Еще через месяц три таких машины подготовили к проведению полетов: № 19211, 19212 и 19213. С 15 по 26 марта их испытания провел шеф-пилот заводской ЛИС полковник Сузи. В дальнейшем под обозначением И-16 «СН» эти истребители поступили в войска, участвовали в «зимней» войне 1939-1940 гг.
В феврале 1939 г. было решено установить пулеметы «СН» в фюзеляже для синхронизированной стрельбы через винт. На заводе № 21 изготовили 4 таких самолета, получивших наименование тип 20. По ряду причин синхронную установку забраковали, в августе 1939 г. обозначение тип 20 использовали для самолетов с подвесными баками.
7 марта 1939 г. директор завода Воронин издал приказ №11, который в сокращенной редакции звучал так: «Для изготовления И-16 с 4 синхронными пулеметами ШКАС по предложению группы конструкторов 4-го отдела произвести все конструктивные проработки по данной машине. Работу произвести в кратчайший срок без ущерба серийным заказам. К 1 апреля 1939 г. все чертежи пустить в производство». Этим приказом И-16 с четырьмя синхронными ШКАСами присваивалось наименование - тип 21. Самолет находился в плане опытных работ в течение всего 1939 г. Дальнейшего развития не получил.
3 марта 1939 г. последовало распоряжение о создании И-16 с комбинированной установкой синхронных ШКАСов и «СН». Самолет получил обозначение тип 22, однако в серии не строился.