Для того чтобы иметь самолеты с большей скоростью полета, необходимо было уменьшить относительную толщину профиля крыла и одновременно увеличить удельную нагрузку на крыло, в чем особенно был уверен Н. Н. Поликарпов, Совершенствование технологии, заключавшееся в применении жесткой гладкой обшивки взамен гофрированной, потайная клепка, полировка обшивки - все это вместе с применением убирающегося в полете шасси и рациональным размещением радиаторных и силовых установок позволило снизить полное сопротивление самолета в полтора-два раза, а следовательно, и увеличить скорость полета.
Однако увеличение удельной нагрузки на крыло привело к использованию в полете больших углов атаки для обеспечения необходимой маневренности и к более частым выходам на срывные углы атаки, при которых самолет сваливался на крыло и становился неуправляемым. Потребовалось применение механизации крыла - установка предкрылков для затягивания срывных режимов на большие углы атаки. Создание высотных двигателей и их освоение в серийном производстве, применение винтов изменяемого шага, которые давали возможность устанавливать лопасти в наивыгоднейшее положение в зависимости от режима и высоты полета, позволили конструкторам перейти к созданию скоростных маневренных истребителей.
Но в ходе конструирования самолетов-истребителей выявилось, что в одной схеме невозможно сочетать высокую горизонтальную скорость с хорошей маневренностью. Поэтому в тридцатые годы в отечественном самолетостроении параллельно развивались два направления создания истребителей: маневренных истребителей - бипланов и скоростных истребителей - монопланов. И надо сказать, истребители обоих типов успешно прошли боевую проверку в небе Испании, у озера Хасан и на реке Халхин-Гол в Монголии.
На одном из самолетов-истребителей И-15, построенных в 1933 г, конструкторским бюро, возглавляемым Н. Н. Поликарповым, был установлен мировой рекорд высоты полета, равный 14 575 м. Самолеты И-15, особенно их модификация И-153 "Чайка" с убирающимся шасси, находились на вооружении Военно-воздушных сил вплоть до Великой Отечественной войны. За период с 1933 по 1940 г. было построено 7000 самолетов И-15 и И-153.
Тот же конструкторский коллектив разработал скоростной истребитель И-16 - моноплан с низкорасположенным крылом. По своим аэродинамическим формам это был принципиально новый самолет - короткокрылый и тупоносый, Он обладал одновременно быстроходностью и маневренностью. Истребитель стал одним из первых в мире боевых самолетов, и именно на нем были установлены п применены в боевых условиях на реке Халхин-Гол шесть реактивных снарядов калибра 82 мм. Надо сказать, что очень изящным по аэродинамическим формам был и другой боевой истребитель Н. Н. Поликарпова - И-17, обладавший большой горизонтальной скоростью и вооруженный пушкой, стреляющей через винт. В. П. Чкалов так характеризовал этот факт: "Перейти с самолета И-16 на самолет И-17 - это все равно что с "Форда" пересесть на "Линкольн". На этой машине Чкалов много работал над управлением плоским штопором и выполнил несколько полетов на управляемый штопор. В 1936 г. самолет демонстрировался на Парижской авиационной выставке. В те годы Страна Советов только начинала представлять свою авиационную технику на международной арене. Пояснения по этому самолету на нашем стенде давал летчик-испытатель этой серии Валерий Павлович Чкалов.
При создании самолета И-16 все шло хорошо, и на испытаниях были получены данные, превышающие заданные, однако многих беспокоил вопрос о возможности выхода самолета из штопора. На созванном по этому вопросу совещании, в котором приняли участие В. С. Пышнов и А. Н. Журавченко, некоторые специалисты и летчики-испытатели отмечали, что есть еще неясности в поведении самолета при штопоре. Тогда Николай Николаевич обратился к В. П. Чкалову с предложением продемонстрировать на самолете выполнение штопора. Полет состоялся, и Чкалов выполнил на самолете штопор. Машина при этом была послушной. Ни у кого больше не осталось сомнений в том, что самолет И-16 можно вывести из штопора. Многолетняя практика применения самолетов в мирных и боевых условиях подтвердила это. В январе 1934 г. В. П. Чкалов достиг на самолете И-16 скорости 454 км/ч. На воздушных парадах в Тушино зрители с восхищением наблюдали за выполнением фигур краснокрылыми "пятерками", как их тогда называли, под командованием героев сражений в Испании и на реке Халхин-Гол И. А. Лакеева, А. К. Серова и летчиков-испытателей В. А. Степанчонка и С. П. Супруна.
И-15, И-153 и особенно И-16 наглядно продемонстрировали возможность улучшения летно-технических данных самолета. На одной из модификаций И-16 была достигнута максимальная скорость полета 525 км/ч вместо скорости 454 км/ч первых самолетов этой серии. За семь лет промышленность выпустила 7500 машин типа И-16.