Это письмо автор привел для того, чтобы читатель прочувствовал особый «аромат» той эпохи. В нем к тому же имеется намек и на какую-то интригу: вряд ли молодой конструктор, только начинающий собственные разработки и получивший аванпроект и КБ от Поликарпова, решился бы на такое письмо до гибели Чкалова. Значит, слухи о гонениях на Поликарпова (прекращение финансирования опытных разработок и др.) докатились и до Новосибирска.
27 апреля 1939 г. летчик-испытатель С. П. Супрун поднял И-180-2 в воздух.
Летные испытания И-180 проходили без серьезных замечаний. Доверие к самолету было большим, и его решили показать во время парада над Красной площадью.
1 мая 1939 г. многие москвичи с восторгом наблюдали, как Супрун, сделав эффектную горку с перегрузкой над Красной площадью, с разворотом ушел за Москву-реку. Однако этот полет мог закончиться трагически: после посадки на обоих консолях была обнаружена ярко выраженная деформация обшивки по первому лонжерону и частично по носку крыла. Волнообразования начинались у конца консоли и нарастали к нервюре № 1. Деформация обшивки ослабила заклепки в центроплане и консолях. Две из них оказались вырванными, под остальными сработалась раззенковка обшивки, вследствие чего она стала отходить от силового набора. Собранная в экстренном порядке комиссия, в которую входили: от ОКБ — Ольховиков, Тростянский, Мазурин, Кургузов, летчик-испытатель Супрун, от завода № 156 — Комаленков, Коловеркин, Власов, от НИИ ВВС — начальник истребительного отдела Воеводин, военный инженер 2-го ранга Никашин, в специальном акте отметила, кроме вышеперечисленного, хлопуны на носке центроплана (с примечанием, что они существовали и ранее), другие деструктивные изменения конструкции. В заключительной части акта предлагалось прекратить испытания, созвать комиссию из специалистов для детального анализа последствий полета, форсировать статические испытания крыла.
Экземпляры акта направлялись в Первое главное (самолетное) управление НКАП, директору завода № 156 и в НКВД.
В объяснительной записке от 5 мая 1939 г. С. П. Супрун написал о том, как проходил этот полет:
«Самолет взлетел нормально. Шасси убрались хорошо. На Н = 1000 м убрал закрылки, 12°, которые были опущены для взлета, немного не долетая до Пушкинской площади. На Н = 1200 м перевел самолет в пикирование с углом около 30°, метров с 400 начал плавно переводить самолет в горизонтальный полет, над Центральным телеграфом на высоте около 200 м, самолет летел в горизонтальном полете по прибору 500 км/ч и мотора 2300 об/мин. Самолет хорошо прошел над Красной площадью, немного правее ГУМа. За время полета как на пикирование, так и на горизонтальном полете триммер руля глубины был отрегулирован так, чтобы давление на ручку было от себя. Немного не долетая Василия Блаженного, начал делать горку. При горке ручку брать на себя не пришлось, а только слегка отпустить. При этом самолет стремился энергично увеличить угол набора, пришлось ручку немного отдать от себя. Самолет набрал высоту 1200 м, после чего сделал разворот вправо. Прилетел на Центральный аэродром, сделал большой разворот, выпустил шасси и произвел посадку. За время полета никакой вибрации и вздрагивания у самолета не замечал. Никакой перегрузки в полете не чувствовал. Физиологическое ощущение было нормальное. Как летчику мне не верилось, что подобное могло случиться с самолетом в таком простом полете. Пока я сам лично не посмотрел на крыло».
Более детальный осмотр выявил наличие брака, отступлений от технологии. 7 мая 1939 г. директор завода № 156 В. А. Кучур был арестован, вместо него 10 мая назначили В. И. Ленкина. После ремонта испытания возобновились. Однако опять возникли проблемы с двигателем. Серийный мотор М-87А после 10 часов наземных и летных испытаний ввиду плохой работы (что уж там говорить об опытном М-88!) был заменен на М-87Б № 87022.
27 июня на И-180 совершил первый полет П. М. Стефановский, 8 июля — Т. П. Сузи, ставший основным летчиком по испытаниям И-180-2. Смена летчиков была вызвана тем, что С. П. Супрун отправился в «спецкомандировку» в Китай. Всего за время испытаний И-180-2 СП. Супрун выполнил 16 полетов, 4 — П. М. Стефановский и 36 — Т. П. Сузи.
У земли самолет при взлетном весе 2175 кг развивал максимальную скорость 408 км/ч, на высоте 5850 м — 540 км/ч.
Все понимали, что с более мощным двигателем М-88 при некотором улучшении аэродинамики летные характеристики И-180 возрастут. Было принято решение выпустить войсковую серию истребителей И-180 с мотором М-88 на заводе № 21, который обозначался там как «тип 25». А затем по результатам войсковых испытаний принять решение о развертывании серийного производства этих самолетов. Предполагалось проверить установку двигателя М-88, других изменений в конструкции на третьем опытном экземпляре И-180 (И-180-3 или Е-3). Проектирование И-180-3, а также машины для войсковой серии было завершено к июню 1939 г.