23 ноября 1934 г. свой головной И-15 № 5648 выкатили на авиазаводе № 1. Качество исполнения этой машины оценили ниже, чем продукцию 39-го завода, а ее полетная масса увеличилась на 30 кг, поэтому несколько упала скороподъемность. Как следствие, в акте приемки припомнили все ранее отмеченные недостатки, даже присущие опытной конструкции. Например, по-прежнему отмечались недостаточная путевая устойчивость и вибрация элеронов.
Всего за 1934 г. два московских авиазавода выпустили 94 И-15. В основном эти самолеты оснащались двигателями Райт «Циклон» Ф-3 американского производства. Первые 50 таких двигателей поступили до апреля 1934 г. Следующие партии подверглись переделкам и усовершенствованиям по требованию советской стороны, в частности вносились изменения в механизм синхронизации, смонтированный на двигателе.
Тем временем шло совершенствование И-15. Прежде всего, требовалось повысить путевую устойчивость. Сначала для этого попробовали увеличить площадь вертикального оперения. Поперечное «V» крыльев уменьшили с 3’до 45”. В результате явление неустойчивости по курсу переместилось со скорости 200 км/ч до значений 270-280 км/ч. При проведении дальнейших испытаний перед козырьком кабины и на фюзеляже за головой пилота приклеили полоски ткани, которые подтвердили предположение, что сочетание верхнего центроплана типа «чайки» с козырьком пилота образует завихренную зону, возрастающую при увеличении скорости. По этой причине специалисты НИИ ВВС рекомендовали отказаться от принятой схемы И-15 и построить самолет с традиционным центропланом. В середине 1934 г. командование ВВС настояло на том, чтобы руководство Главного управления авиапромышленности включило в план своих работ создание И-15 с нормальным центропланом (без «чайки»). Соответствующее задание получил Поликарпов.
Модифицированный истребитель изготовили на авиазаводе № 39 в начале 1935 г. Самолет получил обозначение ЦКБ-3 N9 7 (№ 33907). На нем установили привычный бипланный центроплан с усиленными стальными стыковыми нервюрами. Крепление к фюзеляжу осуществлялось И-образными стойками. Изменилась проводка управления элеронами, сами элероны были усилены для уменьшения вибраций. Кроме того, двигатель М-25 оборудовали коллектором выхлопных газов и инерционным самопуском.
Заводские испытания ЦКБ-3 № 7 начались в марте 1935 г. Летали Чкалов, Коккинаки, Николаев. Летные характеристики самолета в основном остались на прежнем уровне. Несколько снизилась скороподъемность, максимальная скорость составила 367 км/ч на высоте 3000 м, что соответствовало максимальной скорости самолета с «чайкой». Время виража на высоте 1000 м увеличилось и составило 9,36 с. Однако главная цель считалась достигнутой, о чем свидетельствовали заключения летчиков-испытателей. Так, В.П. Чкалов отмечал, что «самолет ЦКБ-3 с нормальным центропланом во многом превосходит самолете «чайкой». В.К. Коккинаки писал: «Устойчивость пути самолета можно считать полностью достигнутой. При определении устойчивости замечено, что вертикальное оперение самолета имеется с большим запасом, чего не было на самолете с «чайкой»... Несколько изменилось зрительное впечатление о маневренности благодаря тому, что капоты от кабины летчика до мотора имеют прямую линию и поэтому нос кажется удлиненным. При полученных данных скорости, скороподъемности, маневренности и хорошей устойчивости пути, которой добились, применив нормальный центроплан, считаю необходимым в дальнейшем прекратить постройку самолетов с «чайкой».
Госиспытания ЦКБ-3 № 7 проходили на аэродроме НИИ ВВС с 21 мая по 29 июля 1935 г. Летал Эдгард Преман. Его выводы практически полностью совпали с мнением Чкалова и Коккинаки. В заключении по результатам Госиспытаний говорилось: «Рекомендовать к серийной постройке самолеты И-15 с нормальным центропланом... Представить на испытания НИИ головной серийный самолет с нормальным центропланом постройки завода №1».
Слева — второй опытный ЦКБ-3 с увеличенным вертикальным оперением и измененным кольцом Тауненда в ходе Госиспытаний. Аэродром Качинской летной школы, Крым, апрель 1934 г.
Справа — опытный истребитель ЦКБ-3 № 7 отличался классическим центропланом без «чайки». Заводские испытания, март 1935 г.
Испытания И-15, вооруженного ракетными снарядами РС-82. Зима 1937 г.
| Производство И-15 в СССР | ||||
| 1934 г. | 1935 г. | 1936 г. | Итого | |
| Завод №1 | 60 | 273 | 2 | |
| Завод № 39 | 34 | 15 | - | |
| Всего | 94 | 288 | 2 | 384 |
| Летно-технические характеристики серийного истребителя И-15 | |
| Длина самолета в линии полета, м | 6,1 |
| Высота в линии полета, м | 3,2 |
| Размах верхнего крыла, м | 9,75 |
| Размах нижнего крыла, м | 7,50 |
| Площадь крыльев, м² | 21,9 |
| Диаметр воздушного винта, м | 2,9 |
| Колея шасси, м | 1,6 |
| Масса пустого, кг | 965 |
| Взлетная масса, кг | 1374 |
| Нагрузка на крыло, кг/м² | 62,7 |
| Скорость максимальная, км/ч | 370 |
| Скорость посадочная, км/ч | 90 |
| Время набора высоты 5000 м, мин | 6,1 |
| Практический потолок, м | 9800 |
| Дальность полета, км | 750 |
Серийные И-15 начали поступать в войска в конце 1934 г., однако начало полноценной эксплуатации следует отнести к лету следующего года. Первыми самолеты получила бригада спецприменения в Люберцах под Москвой, истребительные эскадрильи в Киеве, Брянске, Бобруйске и отдельная дальневосточная эскадрилья, базирующаяся в Спасске-Дальнем.
Восторг от современного боевого самолета омрачался частыми поломками и неисправностями. Летчики сетовали на невысокое качество сборки истребителей, применение при их изготовлении некондиционных материалов. Мощные двигатели М-25, установленные на моторамах без соответствующего демпфирования, вызывали вибрацию, конструкция «трещала»: текли бензобаки, происходили пожары в воздухе. Обламывались храповики наземного запуска на воздушных винтах, а сами металлические винты быстро выходили из строя. Обтекатели колес «резали» траву на аэродромах, забивались ею, в результате колеса неожиданно тормозили, и самолет капотировал. Одним словом, внедрение И-15 в жизнь сопровождалось немалыми проблемами.