Торможение самолета на взлетной полосе осуществлялось, как у автомобиля, колесами, а повороты управляемым задним стальным костылем с резиново-пластинчатой амортизацией. Последние оставляли на аэродромах характерные вспаханные полосы.
Самолет был подвергнут тщательным заводским испытаниям, значительную долю полетов снова выполнил летчик-испытатель Валерий Чкалов. Несмотря на то что вес машины вырос на 87 кг по сравнению с типом 4 (1432 против 1345 кг), динамические характеристики значительно улучшились. Истребитель развивал максимальную скорость 456 км/ч на высоте 3 км[Маслов М. Истребитель И-16. М.: Экспринт, 2005. С. 10.]. Фактически этот И-16 стал головным в серии «тип 5» и именно в таком виде был рекомендован к дальнейшему производству. Однако № 123954 все же был штучным экземпляром, собранным вручную. Серийные машины, естественно, отличались гораздо худшим качеством сборки и зачастую не могли выдавать показатели, свойственные опытным и головным машинам.
Любопытно, что весной 1935 года рассматривалось два проекта установки на И-16 более мощных моторов. Первый вариант предполагал использование французского двигателя Гном-Рон «Мистраль-Мажор» мощностью 850 л. с. Расчетная скорость на высоте 3 км ожидалась около 485 км/ч. Второй вариант предполагал установку нового американского мотора «Райт-Циклон» F-54, с которым максимальная скорость могла возрасти до 475 км/ч. Проекты имели названия соответственно ЦКБ-25 и ЦКБ-29. Однако запустить указанные двигатели в производство не представилось возможным.
Тем временем И-16 тип 4 начали постепенно поступать в строевые части. Летчики, привыкшие к бипланам и еще недавно освоившие поликарповский И-5, поначалу отнеслись к новой машине с недоверием. Будущий летчик-ас Георгий Захаров[Участник войны в Испании и Китае. Во время Великой Отечественной войны командовал 303-й истребительной авиадивизией, в состав которой входил знаменитый полк «Нормандия – Неман». Совершил 153 боевых вылета, и за ним числится 10 сбитых самолетов.], впервые увидевший И-16 и И-15 осенью 1935 года, вспоминал:
«Прекрасно помню тот воскресный день – ясный и теплый, несмотря на позднюю осень. Полетов в воскресенье у нас не было, и летчики гуляли по авиагородку, а самые закаленные все еще ходили на пляж.
И вдруг раздался гул моторов. Гул шел от моря, постепенно нарастая: самолет (а может, их было много – судя по мощному гулу, их должно было быть много) явно приближался к летному полю нашей командирской школы. Летчики искали машину глазами, всех этот гул насторожил – ни один из известных нам в ту пору самолетов не мог так гудеть.
И действительно, самолеты – их оказалось два – удивили своими непривычными очертаниями. Подобных машин я раньше никогда не видел и даже не слышал о том, что такие есть. Я знал бипланы с двигателем водяного охлаждения – они были остроносые и имели обтекаемую, сигарообразную форму фюзеляжа. Эти же два самолета были с тупыми, словно обрубленными, носами, но во всем остальном сильно различались между собой. Один из них все-таки отвечал нашему привычному представлению о самолете: это был биплан, отчетливо просматривались две пары крыльев, шасси.
Но другой! Другой поражал воображение: это вообще был какой-то летающий снаряд – одна пара крыльев и… никаких колес! Когда он шел на тебя в лоб со снижением, пара крыльев превращалась в два едва заметных штриха и казалось, что мчится метеор. Два крыла вместо четырех – еще куда ни шло, подумал я тогда. Но как этот «метеор» сядет без шасси?!
После пилотажа над аэродромом самолеты пошли на посадку. Мы кинулись смотреть, как же он будет садиться. К нашему удивлению, после третьего разворота под самолетом появилось шасси, и он благополучно приземлился. Самолетам показали, куда рулить к ангару, и быстро их спрятали: рассмотреть новые машины нам не дали. Я только узнал, что биплан – это И-15. За характерный излом верхнего крыла его уже назвали «чайка». А другой самолет – моноплан с убирающимся шасси – это И-16.
Таких машин никто из нас до того дня не видел вообще. Фамилии летчиков нам объявили. И-15 пилотировал Владимир Коккинаки (брат Кости Коккинаки, который передо мной окончил Сталинградскую авиашколу). Фамилию второго летчика, который летал на И-16, я слышал впервые: Валерий Чкалов.
В авиагородке после посадки истребителей только и разговоров было что об этих машинах. Интерес к ним был так велик, что уже на следующий день командование школы устроило встречу слушателей с пилотами. Летчики-испытатели Валерий Чкалов и Владимир Коккинаки очень подробно рассказали нам об особенностях новых самолетов и долго потом отвечали на самые разные вопросы. Особенно заинтересовал всех И-16. Для меня эта встреча, казалось, стала какой-то вехой, от которой я начал отсчет своего пути. Я увидел, как можно летать…»[Захаров Г.Н. Я – истребитель. М.: Воениздат, 1985. С. 53.]