В том же, 1928 году Поликарпов спроектировал и построил «Р-5» — разведчик и ближний бомбардировщик. Этот превосходный самолет участвовал в Международном конкурсе, объявленном иранским правительством. Самолет конкурировал с рядом английских, французских, голландских машин и был принят на вооружение в Иране.
В 1929 году «Р-5» пошел в серийное производство, а в 1934 году на этой машине первые Герои Советского Союза Молоков и Каманин вывезли бóльшую часть челюскинцев на землю, забирая по шесть человек сразу. Подобно «У-2», «Р-5» стал применяться как разведчик в военной и как почтовый самолет — «П-5» — в гражданской авиации.
«Самолет „Р-5“ обладал исключительно высокими свойствами в отношении устойчивости и управляемости, — говорит об этой машине В. С. Пышнов. — Его поперечная устойчивость при полете на больших углах атаки была поразительна».
На самолете «По-2» больные доставляются из глухих уголков СССР в центры республик.
Однако из всех проблем того времени, стоящих перед советской авиацией, наиболее настоятельно требовала новых и новых решений проблема истребителя с большой скоростью, скороподъемностью, маневренностью и с сильным вооружением.
К началу 1931 года у нас было построено несколько типов истребителей со средней маневренностью и хорошими скоростями. Но во всем мире шла борьба за дальнейшее увеличение скорости полета, и многие конструкторы добивались значительных успехов.
В связи с этим на заводе имени Менжинского в 1933 году и было организовано Центральное конструкторское бюро — ЦКБ. Перед ним была поставлена задача: создавая скоростной истребитель, добиться в 1937 году скорости порядка 500 километров в час!
Одной из трех конструкторских бригад ЦКБ руководил Поликарпов.
Опытные экземпляры истребителей, созданные в ЦКБ, достигали скорости 300 километров в час. Осенью 1933 года вышел на лётные испытания биплан «И-15», спроектированный бригадой Поликарпова. Он развивал скорость в 370 километров в час, отличался маневренностью и рекордным по времени виражем: на высоте в 1000 метров истребитель делал полный круг в одной плоскости за восемь с половиной секунд.
Истребитель «И-15».
Почти одновременно с «И-15» вышел на испытания спроектированный Поликарповым истребитель «И-16». Это был моноплан. Он развивал скорость 390 километров в час, а когда на него был поставлен наш мотор «М-25», машина показала скорость в 431 километр в час. Возвратившийся из Америки А. Н. Туполев, докладывая правительству о состоянии мировой авиации, заявил, что «И-16» является самым быстроходным самолетом в мире!
На «И-15» и «И-16» впервые у нас броневая защита была поставлена позади летчика.
Законченность внешних форм самолетов, построенных Поликарповым, — наиболее характерная черта его конструкторского стиля. Этот конструктор был непревзойденным мастером форм, соприкасающихся с воздухом: аэродинамическое чутье его было поразительным.
Недаром же ему так удавались бипланные коробки, где влияние сопротивления воздуха понять и учесть гораздо труднее, чем на моноплане.
Истребитель «И-16» проектировался в конструкторском бюро Поликарпова, можно сказать, в порядке соревнования с бригадой А. И. Путилова, проектировавшего истребитель «И-14» в конструкторском бюро А. Н. Туполева, под его общим руководством. Одним из труднейших вопросов, стоявших перед обоими конструкторами, был вопрос о выходе машин из штопора. В те времена вопрос этот был мало изучен.
Теоретические соображения аэродинамиков сводились к тому, что на невыход самолета из штопора влияет горизонтальное хвостовое оперение, обеспечивающее продольную устойчивость самолета, и поэтому его не следует слишком развивать. «И-14» был построен с маленьким горизонтальным оперением, что, как выяснилось на испытаниях впоследствии, задачи не решило.
Вопреки доводам аэродинамиков, Поликарпов поставил на своем истребителе мощное горизонтальное оперение, теперь считающееся нормальным. Испытывавший машину В. П. Чкалов виртуозно доказал, что «И-16» выходит из горизонтального штопора при любых условиях.
На «И-16» резко сказалась оригинальность архитектурного стиля Поликарпова. Николай Николаевич, проектируя самолет, исходил из неизменного своего правила: вреднее всего «возить с собою воздух».