Истребители проектировали также ОКБ А.Н. Туполева, С.В. Ильюшина, В.П. Яценко, но для них это были непрофильные темы. Поликарпов не справлялся с огромным валом работ, хотя получил значительную долю мощностей крупнейшего опытного завода № 156 и часть конструкторов, ранее работавших под началом Туполева. В Наркомат авиапромышленности (НКАП), ЦК партии и «компетентные органы» сыпались жалобы на то, что выявленные дефекты опытных самолетов он не устраняет вовремя, а его новые машины опасны для летчиков. Среди «жалобщиков» оказался и командующий ВВС Рычагов. К сожалению, обоснованность претензий подтверждал ряд катастроф, самой громкой из которых стала гибельна И-180 любимца советского народа Валерия Чкалова.
Самолеты, их моторы, вооружение и оборудование становились все сложнее, внедрялись новые материалы и технологии, росли скорости и высоты. Резко выросла трудоемкость проектирования, постройки и испытаний авиатехники. И на всех этих этапах повышалась нагрузка на главного конструктора, который уже не успевал руководить созданием такого числа новых изделий. Правительство СССР, ЦК ВКП(б) и лично Сталин инициировали разукрупнение КБ авиапрома и формирование новых. Этот процесс пришелся на время, когда многие сотрудники ЦАГИ и других организаций НКАП были арестованы. Из них сформировали печально известные «шараги», в т.ч. так называемое ЦКБ-29, отдел № 110. которого возглавил бывший зам Поликарпова Д.Л. Томашевич, пострадавший после гибели Чкалова. Ему поручили делать высотный истребитель.
Такая «реорганизация» в комментариях не нуждается, но необходимость создания новых ОКБ все же была. К 1939 г. в ОКБ Поликарпова работало больше конструкторов и руководителей среднего звена, чем во всех других КБ НКАП вместе взятых. Надо было не только снизить его загрузку, но и дать дорогу молодым, создать среду для соревнования идей. В 1938 г. было образовано КБ А.А. Боровкова и И.Ф. Флорова, поручено создание тяжелого истребителя «гражданскому» КБ B.К. Таирова. В 1939 г. получили заказы на истребители коллективы А.С. Москалева, А.В. Сильванского, П.О. Сухого, C.А. Лавочкина – М.И. Гудкова – В.П. Горбунова и общественное КБ Военно-воздушной академии, началось проектирование «складного истребителя» под руководством В.В. Никитина. В 1940 г. переделал в перехватчик свой экспериментальный самолет СК конструктор М.Р. Бисноват, представил проект «ИВС» А.Я. Щербаков, начал строить истребитель И-26 А.С. Яковлев.
В начале 1939 г. Поликарпов взялся еще за несколько проектов, и среди них был самолет «К» (И-61), предназначенный для перехвата бомбардировщиков на средних и больших высотах. Поскольку основной состав КБ, недавно переведенный на московский завод № 1, был занят выпуском рабочей документации по И-180, первые расчеты, общий вид и компоновку выполнили сам Поликарпов и начальник серийного конструкторского отдела завода № 1 по выпуску И-153 М.Н. Тетивкин с несколькими помощниками. В августе Н.И. Андрианов начал эскизное проектирование, в котором участвовали А.Г. Брунов, М.И. Гуревич, А.Т. Карев, Н.З. Матюк, Я.И. Селецкий и др. К тому времени уже начались летные испытания истребителя И-28 Яценко, другие самолеты строились. Надо было спешить, и не только, чтобы опередить «конкурентов» – в воздухе пахло новой войной.
Проект И-61 сочетал проверенные практикой решения и новые идеи. Конструкция осталась смешанной, а все металлические детали изготавливались из стандартных полуфабрикатов с минимальным использованием фрезерного и штамповочного оборудования. Центроплан был дюралевым, но консоли изготавливались из дельтадревесины и березовой фанеры, как и хвостовая часть с оперением. Это гарантировало быстрое освоение самолета в производстве, но И-61 оказался тяжелее и И-180, и И-26 Яковлева, и немецкого Bf 109Е-1, и английского «Спитфайра». Из новых советских истребителей лишь И-301 Лавочкина имел похожие весовые показатели.
Опытный самолет И-200-1. Крышка фонаря кабины снята
Опытный самолет И-200-2. Конструктивная особенность опытных и первых серийных МиГ-1 – открываемая вбок крышка фонаря кабины летчика
Как и у других самолетов Поликарпова, зона наибольших строительных высот фюзеляжа И-61 была сдвинута за середину длины, что оттягивало начало срыва потока и снижало сопротивление формы. Но теперь Поликарпов стремился учесть еще одно обстоятельство: на скоростях порядка 700 км/ч начинала сказываться сжимаемость воздуха, и резко росло сопротивление – возникал волновой кризис. Было известно, что уменьшить влияние «волн Маха» можно, придав носкам крыла, оперения и фюзеляжа заостренную форму и сместив их максимальные высоты к середине хорды. Поликарпов намеревался использовать мотор водяного охлаждения, а кроме того, новые американские аэродинамические профили NACA-2011, но они в СССР пока не были проверены, и временно взяли профиль Klark-YH,апробированный на И-153.
Пропорции И-61 вполне отвечали мировым тенденциям. Самолет имел большую боевую нагрузку на крыло – 150 кг/м2 . На метр несущей поверхности И-153 приходилось 72 кг боевого веса (с 75% заправки), И-16 тип 24 – 119, И-180 – 140, у немецкого Bf 109Е-3 – 149. Особое внимание уделялось местной аэродинамике, например, каналам нагнетателя и радиаторов. Масляный радиатор прижали к картеру мотора, а водяной сдвинули назад под кабину. Ее фонарь, как обычно в то время, переходил в гаргрот, но его заднюю часть сделали прозрачной, обеспечив обзор назад. Для улучшения взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) решили использовать щитки- закрылки.
По заданию, перехватчик рассчитывался на высоты свыше 8000 м, т.к. имелись сведения, что там будет летать новая модификация английского бомбардировщика «Веллингтон». Однако Поликарпов считал, что И-61 должен развивать наибольшую скорость на 6000 м, ориентируясь прежде всего на характеристики немецких Ju 88А и Не 111Р/Н.
Ключевым вопросом был мотор. Комитет обороны (КО) 25 мая 1939 г. издал Постановление № 226сс о создании двигателей М-107 и АМ-37 главными конструкторами заводов № 26 В.Я. Климовым и № 24 А.А. Микулиным. Мотор Климова должен был по боевой мощности превосходить АМ-37 на 250 л.с., отличался также меньшими миделем, расходом бензина и массой (на 38%). Однако он имел меньшую высотность, что не устраивало Поликарпова. Летом на совещании по плану опытного самолетостроения на 1940-41 гг. Микулин заверил собравшихся, и среди них Поликарпова, что опытный экземпляр АМ-37 он сделает за месяц и сразу сможет запустить его в серию, т.к. конструктивно тот мало отличается от освоенного в производстве АМ-35А. По расчетам, получалось, что новый двигатель будет обладать боевой мощностью 1400 л.с. на высоте 5800 м, что сулило истребителю развивать скорость около 650 км/ч. Однако с АМ-37 возникли сложности при компоновке вооружения. Первоначально предполагали разместить над мотором две пушки ШВАК, но места для них оказалось мало, и тогда решили поставить пару 7,62-мм пулеметов ШКАС и один БС-12,7. По опыту боев в Испании было предусмотрено использование перехватчика и в качестве штурмовика, для чего предназначались подвешиваемые под крыло 10 реактивных орудий РО-82 «Флейта» под реактивные снаряды РС-82 и 2 контейнера с 23-мм пушками или крупнокалиберными пулеметами. Можно было взять и 2 бомбы по 100 кг, кассеты мелких бомб или приборы ВАП-6М для отравляющих веществ. Для увеличения дальности полета предусмотрели использование подвесных топливных баков (ПТБ).
В октябре 1939 г. Поликарпов убыл в командировку в Германию. В ноябре руководство завода № 1 поставило вопрос о целесообразности продолжения выпуска морально устаревшего И-153. Но, кроме него, предприятие располагало заказом лишь на 242 ближних бомбардировщика «22» Яковлева, что не обеспечивало полной загрузки на 1940 г. Созвали комиссию, которую возглавил начальник производства завода Ю.Н. Карпов. Яковлев предложил свой истребитель И-26, но освоение его «изделия 22» шло с большими трудностями, и завод отказался от еще одного продукта ОКБ-115. Тогда член комиссии Карев сказал, что на предприятии проектируют самолеты, которые будут превосходить И-26, и директор завода П.А. Воронин потребовал вызвать работавших над И-61 Андрианова, Гуревича и Матюка. Хотя Поликарпов запретил в его отсутствие говорить кому бы то ни было об И-61, конструкторам пришлось рассказать все. Послушав, руководители предприятия добились выделения из состава ОКБ Поликарпова и серийного конструкторского отдела завода двух бригад, которые должны были в кратчайшие сроки завершить наиболее перспективные, по их мнению, истребители: высотный И-61 и «предельно скоростной» И-21. Проектирование И-21 взял на себя М.М. Пашинин, но кандидата на второе кресло главного конструктора пока не было. Да и сам статус новой структуры оставался весьма неопределенным: в документах мелькают разные наименования, в том числе «группа X», лучше всего характеризующая ее положение, скрывавшееся во мгле неизвестности.