從第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)的“二十年休戰(zhàn)”期間，航空工業(yè)的發(fā)展進入了一個新階段。

大戰(zhàn)結(jié)束后，“戰(zhàn)爭需求”這一航空工業(yè)發(fā)展的巨大推動力消失了，但是飛機在戰(zhàn)爭時期的發(fā)揮的巨大作用使人們看到了航空工業(yè)的巨大潛力。飛機設計師和私人航空公司不顧官方的條條框框，在探索中不斷創(chuàng)新，并將其想象付諸實踐。在這二十年間，先后問世的航空新技術就有硬殼式輕型合金結(jié)構(gòu)、懸臂單翼、收放式起落架、密封座艙、動力傳動炮塔、襟翼、可變距螺旋槳、發(fā)動機增壓器，以及包括自動駕駛儀在內(nèi)的一系列供飛行和導航的設備等。

作為世界上第一個新制度政權(quán)，蘇俄從誕生那天起就處于敵對勢力的包圍中，因此它有著一種天生的不安全感。所以從立國那天起，這個政權(quán)就定下了優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)，尤其是軍事工業(yè)的基調(diào)。

20世紀30年代是航空技術發(fā)展的高峰時期，各國空軍都在研制新型戰(zhàn)斗機，以替換老舊的蒙布木結(jié)構(gòu)和半金屬結(jié)構(gòu)的雙翼戰(zhàn)斗機。而恰在此時又爆發(fā)了世界性的經(jīng)濟危機，蘇聯(lián)利用西方政府和企業(yè)在經(jīng)濟危機中出現(xiàn)的困難，集中幾乎部資金在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的引進上進行了成功的抄底采購。

短短的10年時間里，蘇聯(lián)就建立起了一個龐大的工業(yè)體系，而以重工業(yè)為核心的工業(yè)基礎大都與軍工有直接的聯(lián)系，并且利用合作和技術引進等方法獲得了很多美國和歐洲的先進技術。蘇聯(lián)以從歐洲和美國引進的多種較先進的航空發(fā)動機為基礎，依靠引進和仿制改進的發(fā)動機支撐起了蘇聯(lián)軍事航空產(chǎn)品的發(fā)展，為蘇聯(lián)航空科研系統(tǒng)開發(fā)自己的產(chǎn)品爭取了時間。

由于蘇（俄）聯(lián)政權(quán)誕生時的險惡環(huán)境，它似乎被一種莫名的恐懼所籠罩，好像周圍永遠都是敵人。而正是這種極度的不自信，使得執(zhí)政的聯(lián)共（布）從一開始就用一系列殘酷的手段來鎮(zhèn)壓認為對自己有威脅的人或事，并且在30年代達到頂峰，表現(xiàn)為黨內(nèi)的大規(guī)模清洗以及對無辜人員近乎病態(tài)的迫害，其中就包括大量優(yōu)秀的國防工程師。

由于在“大清洗”中被逮捕的工程師非常之多，蘇聯(lián)政府不得不在監(jiān)獄內(nèi)讓這些工程師繼續(xù)從事武器的設計和研發(fā)。早在1929年就在布特爾監(jiān)獄內(nèi)設立了“內(nèi)部監(jiān)獄設計局”，后來設計局遷到霍德飛機場地區(qū)，改名為中央設計局第39號。為首的是一戰(zhàn)沙俄水上飛機設計師——德米特里·巴甫洛維奇·格里戈羅維奇（Дмитрий Павлович Григорович）和當時蘇聯(lián)年輕的飛機設計師——尼古拉·尼古拉耶維奇·波利卡爾波夫（Николай Николаевич Поликарпов）。

尼古拉·波利卡爾波夫曾在蘇聯(lián)多家飛機制造廠工作并設計出多款不同類型的飛機，尤其以PO-2教練機最為著名。但由于伊-6戰(zhàn)斗機設計失敗，波利卡爾波夫及其他大批飛機設計師在1929年10月被內(nèi)務人民委員會逮捕，波利卡爾波夫以“參與反革命破壞分子組織”的罪名被捕入獄且未經(jīng)法庭審理即被判處死刑。但內(nèi)務部的官員意識到了波利卡爾波夫?qū)μK聯(lián)空軍的重要性。兩個月后，他就被送至布特爾監(jiān)獄的“內(nèi)部監(jiān)獄設計局”，即中央設計局第39號。1931年，內(nèi)務人民委員會把對波利卡爾波夫的判決從死刑改為勞改10年。在這里，他與德米特里·格里戈羅維奇在嚴密的監(jiān)視之下被命令繼續(xù)從事戰(zhàn)斗機的研究、設計工作。

1933年11月末，伊-16戰(zhàn)斗機的原型機——TsKB-12誕生了，它的機身上涂著一個奇怪的標記：一顆中間帶有“VT”字樣的紅五星（VT即代表“內(nèi)部監(jiān)獄”）。

TsKB-12工程由波利卡爾波夫于1932年夏繪出圖紙，整個設計顯示出大膽前衛(wèi)的思路并運用了當時最新的技術，在世界上率先同時采用了臂懸式下單翼可收放式起落架和全封閉滑動座艙罩。雖然當時世界航空界仍然以雙翼機固定式起落架為主流，但是波利卡爾波夫已經(jīng)敏銳的意識到了臂懸式下單翼和可收放式起落架的優(yōu)越性，并將其大膽的應用到新型戰(zhàn)斗機的設計上。

在經(jīng)過風洞模型試驗后又對幾個結(jié)構(gòu)進行了改進，于1933年開始制造第一架原形機。裝有M-22發(fā)動機的原形機共造了兩架，M-22型是蘇聯(lián)仿制英國的布里斯托-木星VI型發(fā)動機，功率480hp。

TsKB-12試驗型機用的是蘇制雙葉片螺旋槳，沒有裝備武器，不過在機翼上裝了兩根金屬管以模擬機槍的位置。

由于蘇聯(lián)缺少足夠的鋁資源，所以機體采用鋁木混合材料，機翼使用鍍鉻鋼做成翼梁，硬鋁肋骨，用鋁合金和布做蒙皮。機身以松木制框架支撐，覆蓋膠合板。尾翼用硬鋁做框架布制蒙皮。由于當時液壓助力系統(tǒng)并沒有被廣泛使用，所以起落架是采用機械收放的，用手輪帶動傳動鋼線操縱。

TsKB-12在1933年12月30日和31日兩天的試飛過程中，暴露出了縱向穩(wěn)定性差和起落架收放煩瑣（需要用手輪不停的上下?lián)u動）的缺點，但是速度和水平機動性非常令人滿意。如果飛行員操作處理得當?shù)脑?，它不失為一架?yōu)秀的戰(zhàn)斗機，幾位試飛員在試飛后給得出的結(jié)論是“這是一架只適合熟練飛行員的戰(zhàn)斗機”。

由于TsKB-12試飛期間存在一些缺陷以及M-22發(fā)動機的局限性，1934年1月，裝有美國懷特-旋風SGR-1820-F-2（因原定的SGR-1820-F-3未按時到達）發(fā)動機的TsKB-12bis完成首航。TsKB-12bis使用漢密爾頓標準三葉片螺旋槳和安裝了一個更長的發(fā)動機整流罩。于1934年2月18日由著名飛行員瓦西里·巴甫洛維奇·察卡洛夫進行試飛驗收，試飛中TsKB-12bis顯示了優(yōu)越的飛行速度，但是仍存在易陷入尾旋和起落架可靠性不足的問題。

在TsKB-12bis的這些缺陷還未得到改善時，航空制造部門就決定以伊-16-4型的編號投入批量生產(chǎn)。由于仿制SGR-1820-F-3的M25型發(fā)動機還沒有完全解決生產(chǎn)技術問題，所以前期的伊-16-4型有一些裝美國原裝的SGR-1820-F-3或以M-22發(fā)動機臨時代替。伊-16-4型戰(zhàn)斗機為混合構(gòu)造，木質(zhì)機身，機翼由全金屬制造。機身由垂直分割的兩部分組成，每部分由4條縱梁和11根松木骨架構(gòu)成。機身蒙皮為粘合而成的樺樹皮，厚度從4毫米至2.5毫米不等。

1934年10月，第一架伊-16-4型戰(zhàn)斗機從GAZ-21出廠。1935年，伊-16-4型在莫斯科紅場紀念“五·一”國際勞動節(jié)的群眾集會上首次露面，編隊飛過紅場上空。隨后，伊-16-4型生產(chǎn)了約400架，開始裝備部隊。

一次試飛中，TsKB-12bis降落時由于起落架崩潰而導致飛機損毀。因此，又為起落架裝上了艙門，以便讓它在飛行中可以完全收在機翼里。此外，還安裝了一個新設計的非常簡潔實用的操縱桿，并且在駕駛員椅背上加裝了8毫米的裝甲（這是蘇聯(lián)第一個在椅背上安裝裝甲的機型）。同時長期等待的712hp的美國懷特-旋風SGR-1820-F-3發(fā)動機到達了，設計組馬上決定使用這種發(fā)動機作為TsKB-12bis的動力。由于使用新的發(fā)動機，發(fā)動機整流罩也重新設計成一個頭大腳小的圓錐形，在它的頂部開有9個冷卻進氣口，沿壁側(cè)各有8個排氣口槽，7個單獨的排氣口，整流罩左舷上方的排氣口槽為一對并排的排氣孔。為了增強機翼的剛性，在機翼的覆蓋物上增加了金屬的成分以使機翼能發(fā)揮更好的性能。新設計采用了漢密爾頓的雙葉片標準螺旋槳。安裝在飛機上的滑動式座艙罩在當時還屬于新鮮事物，不過飛行員普遍不是很歡迎這種設計，他們更習慣打開倉罩飛行，因為他們認為這種座艙罩有礙視野（由于用于座艙罩上的玻璃透光性不好），并且害怕在緊急情況發(fā)生時容易使駕駛員陷入困境。

1934年9月，改型后的TsKB-12bis被重新送回研究所，接受國家驗收。改型后的TsKB-12bis不但解決了上述問題，而且時速可以達到437公里/小時，爬升速度也達到了2646英尺/分鐘。因此，人民航空工業(yè)部授權(quán)優(yōu)先生產(chǎn)伊-16-5型戰(zhàn)斗機。但發(fā)動機頻頻出現(xiàn)的問題又讓飛機的批量生產(chǎn)推遲了近一年。

1935年7月開始生產(chǎn)的伊-16-5型全部裝備了M25發(fā)動機，安裝了更加先進的ShKAS7.62毫米機槍（射速為1800發(fā)/分鐘）以替換PV-1機槍，并可以掛載200公斤炸彈。盡管伊-16-5型在飛行速度和爬升方面有優(yōu)勢，但它對飛行員的操作靈敏性要求很高，而縱向穩(wěn)定性卻不太好，飛機在滑翔時接近失速狀態(tài)，爬升或翻轉(zhuǎn)時，發(fā)動機還會發(fā)生劇烈震動。

部分伊-16-5型安裝了短波RSI-3無線電接收裝置，其特征是位于垂直尾翼頂端的小型天線。RSI-3帶有接收器和發(fā)射裝置。通常來說，一個飛行編隊只有隊長的座機同時裝有接收和發(fā)射裝置，其余的只裝其中一種。

直到1937年末被淘汰之前，伊-16-5型共生產(chǎn)了2200多架。

在GAZ-21和GAZ-153工廠的生產(chǎn)線上，伊-16-6型與伊-16-5型被同時生產(chǎn)出來，兩者的差別極其細微。伊-16-6型使用了性能更好的M25A型發(fā)動機，并縮小了背脊改善了后方視野。大部分安裝了照相槍，由新型的PAK-1瞄準具替換了老式的OP-1型管形瞄準具，并且根據(jù)飛行員的要求取消了滑動坐倉罩只保留一塊前風擋。許多伊-16-6型也被用于對地攻擊任務，并可掛載4~6枚RS-82火箭。

1937年，基于伊-16-5型設計了UTI-4雙坐教練機，它先后使用過M-25、M-25A和M-25V型號的發(fā)動機，有一部分UTI-4的起落架被改成了固定式的。在衛(wèi)國戰(zhàn)爭早期雙坐的UTI-4也被用于執(zhí)行偵察任務，盡管在1944年伊-16已經(jīng)基本退役，但是UTI-4卻仍然作為教練機一直使用。

1936年7月，西班牙爆發(fā)內(nèi)戰(zhàn)，以蘇聯(lián)為首的國際縱隊攜帶著大量武器，參與到這場國際勢力的角逐中，其中就包括伊-16戰(zhàn)斗機。因為這種飛機速度極快，西班牙人給它起了個綽號——“蒼蠅”。1936年10月末，第一批伊-16-5型戰(zhàn)斗機運抵卡塔納赫港，用于組建西班牙共和國“蒼蠅1號”和“蒼蠅2號”兩支戰(zhàn)斗機分隊。

共和軍共組建了蘇聯(lián)陸續(xù)向共和軍提供了大約500架左右的伊-16-5型。在1935至1937年間，伊-16-5型是世界上飛的最快的戰(zhàn)斗機，但是作戰(zhàn)初期，在和比它慢的多但機動性和操縱性都不錯的意大利菲亞特CR.32雙翼戰(zhàn)斗機交手中屢屢失利。

 在西班牙作戰(zhàn)的經(jīng)驗表明，伊-16-5型和伊-16-6型的兩挺7.62毫米機槍火力已經(jīng)明顯不足以應付當時的空戰(zhàn)，而此時西班牙內(nèi)戰(zhàn)正酣空軍迫切需要對伊-16的火力進行必要的加強。1937年12月25日，蘇聯(lián)國防人民委員克列緬特·葉菲莫維奇·伏羅希洛夫元帥（Климент Ефремович Ворошилов）（圖14）給GAZ-21飛機制造廠主任米羅什尼科夫去信，敦促要求盡快開發(fā)新的伊-16改進型以替換目前伊-16-6型的生產(chǎn)。米羅什尼科夫答復在一年之內(nèi)可以轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，伏羅希洛夫回復要求最終期限為——兩天！顯然這個命令起了作用，很快在1938年新年前夕就完成了設計編號為10型并馬上投入生產(chǎn)。1938年1月11日試飛，3月即運送到西班牙戰(zhàn)場上投入戰(zhàn)斗。 q&NE'5

伊-16-10型增加兩挺ShKAS機槍安裝在機鼻上，明顯凸起的機槍整流罩成為在外觀上與以往伊-16的最大區(qū)別。此時馬力更強的M-25V發(fā)動機已經(jīng)可以投入使用并馬上裝備在伊-16-10型上，但一些早期生產(chǎn)的伊-16-10型仍然使用M25-A發(fā)動機。由于M25-V動力增加了近140馬力同時重量也增加了24公斤，所以在使用新發(fā)動機的發(fā)動機整流罩“下顎”上增加了一個T型的進氣口，排氣口形狀也變的更圓了。在座椅的靠頭部位上又加裝了8毫米裝甲板，可以抵御12.7毫米口徑武器的射擊。部分10型為了在冬季使用安裝了雪橇。由于使用了可回收式雪橇，所以并沒有影響到它的機動性能。

在西班牙，還有一種安裝走私引進的美國萊特-颶風SGR-1820-F-54發(fā)動機的伊-16-10型，作為戰(zhàn)斗機一直使用到1943年。部分10型與18、24、28型一起改為聯(lián)絡機或高速偵察機（在右翼尖加裝照相機），一直使用到1944年。

1937年7月7日，盧溝橋事變爆發(fā)，全面抗日戰(zhàn)爭正式打響。當年8月，因為對日抗戰(zhàn)期間中國軍隊損失慘重，自中東路事件僵化的中蘇關系有著解凍的契機。8月20日，中蘇簽訂了《中蘇互不侵犯條約》和《軍事技術援助協(xié)定》，同年，第一批伊-16-5型戰(zhàn)斗機抵達中國。

蘇聯(lián)援助給中國的伊-16

1937年11月2日，中國空軍王牌飛行員高志航奉命赴蘭州接收蘇聯(lián)援華的一批伊-16-5型。根據(jù)命令，他率援助的戰(zhàn)機飛至河南周家口，因天氣惡劣留原地待命。11月21日，周家口機場接到報告，有11架日軍轟炸機向該機場飛來。他立即下令作戰(zhàn)，然而此時日軍戰(zhàn)機已飛至機場上空，在日機的俯沖轟炸下，高志航登上座機，剛進入機艙即被日軍戰(zhàn)機投下的炸彈炸中殉國，時年僅30歲（高志航陣亡后，被國民政府追贈空軍少將銜）。

 高志航

中蘇條約簽訂以來，蘇聯(lián)向中國提供的大約200架伊-16中大多數(shù)是10型，與蘇聯(lián)援華航空隊一起在抗日戰(zhàn)爭初期的空戰(zhàn)中發(fā)揮了很大作用。陳納德的回憶中對于伊-16以高速俯沖的混合動作甩開日軍戰(zhàn)機有著深刻印象，這個回憶經(jīng)過整理成為日后訓練飛虎隊時重要的空戰(zhàn)技巧。

1938年4月28日，抗戰(zhàn)史上最大規(guī)模的空戰(zhàn)——武漢大空戰(zhàn)拉開序幕。當天，空軍4大隊三個中隊的伊-15和伊-16戰(zhàn)斗機兵分三路赴武漢三鎮(zhèn)，與日本空軍一支13架三菱重轟和27架護航戰(zhàn)斗機的編隊遭遇，雙方展開激烈戰(zhàn)斗。日軍被擊落轟炸機1架、戰(zhàn)斗機11架；中方損失9架，陣亡4人。次日，又爆發(fā)了第二場戰(zhàn)斗，27架日軍戰(zhàn)斗機掩護著18架攻擊機再度飛臨武漢，中國空軍的第3、第4、第5大隊19架伊-15和蘇聯(lián)志愿飛行隊的45架伊-16起飛攔截，30分鐘后空戰(zhàn)結(jié)束。日軍被擊落31架，被擊斃飛行員50人；中方損失12架。

1939年2月20日，50名中國飛行員和14名蘇聯(lián)飛行員分別駕駛伊-15和伊-16戰(zhàn)斗機起飛作戰(zhàn)，擊落日軍飛機9架。2月23日，中蘇兩國飛行員又擊落6架日軍轟炸機。

 中國空軍王牌柳哲生在他的伊-16座機前，時間約為1937至1938年初

但隨著日寇的飛機數(shù)量和質(zhì)量不斷增加，伊-16逐漸落后于敵方。

1940年10月4日，日軍27架轟炸機由8架零戰(zhàn)護航，空襲成都。中方出動伊-16攔截，其中5架被擊落，其余19架在地面被擊傷。10月7日，日軍又出動由7架零戰(zhàn)護航的27架轟炸機空襲昆明，擊落中國空軍13架伊-16。

從1940年8月19日至1940年末，日軍共出動零戰(zhàn)153架次，在自身未受損失的情況下?lián)袈渲蟹?9架飛機。至1941年6月，中國空軍僅剩89架殘破的伊-15和伊-16戰(zhàn)斗機。

1941年4月，蘇聯(lián)背信棄義，單方面撕毀《中蘇互不侵犯條約》，與日本簽訂了《蘇日中立條約》（該條約另附有：“……蘇聯(lián)誓當尊重滿州國之領土完整與神圣不可侵犯性，日本誓當尊重蒙古人民共和國之領土完整與神圣不可侵犯性”。1945年4月5日，蘇聯(lián)又單方面宣布廢止該條約），停止對華軍售，并撤走了蘇聯(lián)志愿航空隊。

 伊-16P型（12型）是蘇聯(lián)第一種嘗試在戰(zhàn)斗機上安裝機炮的機型，伊-16P型使用5型的機體在機翼中裝兩門備彈150發(fā)的ShVAK 20毫米機炮（每門有150發(fā)炮彈），同時翼下還有6個Der-31炸彈掛彈架。

使用10型機體的TsKB-12P后來還實驗安裝過4門ShVAK 20毫米機炮。

以上兩種都是實驗型機沒有投入量產(chǎn)。

伊-16-6型和伊-16-10型在西班牙戰(zhàn)爭期間表現(xiàn)出對地攻擊火力不足的缺點，此時，蘇聯(lián)空軍需要在伊-16上裝一種火力強大的武器，以打擊裝甲車輛和地面防御目標。由于已經(jīng)有了伊-16-P和TsKB-12P的經(jīng)驗，波利卡爾波夫很快就在伊-16-10型的機身上用兩門20毫米ShVAK機炮替換了機翼上的7.62毫米ShKAS機槍。ShVAK機炮可根據(jù)不同的任務目標裝殺傷燃燒彈和穿甲燃燒彈也可以一起使用。這種裝ShVAK機炮的伊16-10型被編以伊-16-17型，馬上開始投入量產(chǎn)。

 安裝了20毫米ShVAK機炮的伊-16-17型

由于安裝了20毫米機炮，伊-16-17型增加了84~90公斤的重量，雖然對水平速度的影響不是很大，但爬升速度卻大大降低了。伊-16-17型沒有用于出口，而是參加了1939年與日本人在邊界諾門坎上的沖突。當衛(wèi)國戰(zhàn)爭開始時，裝有機炮的17型和27型的伊-16在攻擊地面德軍行軍縱隊和裝甲目標時充作強擊機使用，直到性能更好的伊爾-2在主要戰(zhàn)場上取代了它，這時的伊-16-17型大多被分配到了諸如波羅的海和黑海地區(qū)的次要戰(zhàn)場上。

 一架在機場上被擊毀的伊-16（10型或17型）

早在1937年，蘇聯(lián)就意識到了戰(zhàn)爭的迫近，因而向飛機制造廠的設計師們提出了一項要求，即開發(fā)兼具遠程轟炸機的航程和小型轟炸機的使用靈活性的打擊武器。于是設計師們就想到了掛載，只不過這次掛載的不是炸彈或火箭，而是戰(zhàn)斗機！在4發(fā)的圖波列夫TB-3重型轟炸機的兩翼下掛載2架SPB（高速俯沖轟炸機）。

SPB其實就是伊-16戰(zhàn)斗機的變型。中央設計局對伊-16進行了改裝，以7.62毫米ShKAS機槍替換安裝在機翼內(nèi)的20毫米機炮，從而減輕了重量，在兩翼下各安裝一個炸彈架，掛載250公斤炸彈；還在機上增加了俯沖減速板。改造后的飛機正式命名為TsKB-29。

這種組合將TB-3的航程和伊-16的速度巧妙地結(jié)合起來。在飛行階段，伊-16從TB-3的油箱中獲得燃料，雙方在敵軍防空火力圈以外分離，TB-3立刻返航，而以-16依靠自身燃料進行突襲，投彈后盡量不與敵機糾纏而迅速逃逸。經(jīng)過一系列飛行/投彈試驗后，SPB正式投產(chǎn)并裝備部隊由于這個組合完全立足于現(xiàn)有裝備，所謂的“投產(chǎn)”就是在前線將12架伊-16和6架TB-3按照試驗機的樣式組合而已。

 經(jīng)過改裝的TB-3轟炸機，每個機翼下面各懸掛一架伊-16戰(zhàn)斗機，掛載250公斤炸彈。

1941年8月1日夜間，蘇軍首次對羅馬尼亞海港康斯通尼加的岸上設施實施轟炸。2架TsKB-29在黑海上空4000米處脫離母機，投彈后順利返航，但并沒有給敵軍造成什么重大損失。次日，又有3架TsKB-29實施第二次夜間轟炸，這次攻擊目標為停泊在港口內(nèi)的德軍軍艦。不幸的是，由于當夜能見度很高，投彈后即被德軍巡邏的Bf109F戰(zhàn)斗機發(fā)現(xiàn)并追擊，2架SPB被擊落。

8月3日，蘇軍又組織了第三次攻擊，轟炸康斯通尼加的煉油廠，依然采用夜間出擊。這次行動極為順利，雖然4架SPB全部受損，但都擊中了輸油管線并順利返航。

后來，TsKB-29還對羅馬尼亞的一些港口、煉油廠和德軍集結(jié)地進行了攻擊，但由于敵方的防空火力顯著增強，危險性越來越大，這種組合逐漸銷聲匿跡了。

 戰(zhàn)斗中的TsKB-29

 1939年，GAZ-19制造廠開發(fā)出了具有強大動力的“雪維索夫”M-62發(fā)動機，新發(fā)動機使用了兩段增壓，以額外增加46公斤重量的代價獲得了1*800/920馬力的功率，并保持了和M-25V相當?shù)某叽?，M-62首先安裝在一些伊-16-10型的機身上并且使用了AV-1調(diào)距螺旋槳，隨后裝備這種發(fā)動機的伊-16被編號為18型。18型的外型特點還有在發(fā)動機整流罩頂部開有一個新的進氣口，在壁側(cè)下方的排氣口由一個單獨的大排氣口變成一對并排的小排氣口。由于使用了功率更強的發(fā)動機和較為先進的螺旋槳推進器，18型的速度和升限都獲得了可觀的增長，飛行穩(wěn)定性也比以往型號有所增強。唯一的問題是油耗增加了，這使原本計劃為高速轟炸機護航的任務很難完成。但不久設計師們就在伊-16-20實驗型上用外掛油箱的辦法解決了這個問題。伊-16-20型裝有兩個外掛油箱飛行范圍從800公里增加到了1200公里，20型并沒有作為一種批量生產(chǎn)型號，但外掛油箱的技術用在了18型和以后的24、29型上。

1939年，隨著M-62的使用（之前的用10型機體的18型只作為一種過渡型存在）,新的伊-16-24型對機體結(jié)構(gòu)也進行了一些加強，而且對機翼的堅固性要求也更為嚴格。在外觀上與以往的伊-16的區(qū)別，就是在機身右舷后部上多了一個檢修艙門。這時的24型大都裝備了M-62的改進型M-63發(fā)動機，但是伊-16-24型新增加的重量幾乎抵消了新發(fā)動機所增加的動力。所有的24型大都要在機翼上掛載油箱，因為M-63的耗油量使24型的航程只能達到440公里。

 伊-16-24型的雙機編隊

1939年的伊-16-27型作為攻擊機替換了17型的生產(chǎn)，27型的武裝基本與17型相同，只不過換裝了M-62發(fā)動機，并對機體結(jié)構(gòu)進行了加強。

1940年，由于12.7毫米 UB重機槍的應用，促成了伊-16的最終改型——伊-16-29型。作為伊-16戰(zhàn)斗機家族的最后一名成員，29型生產(chǎn)到了1941年（所有的伊-16自1934到1941年總共生產(chǎn)了9450架）。29型主要改進為一挺12.7毫米UB重機槍被安裝在了整流罩的下方，這使原來的T型進氣口被移動到了整流罩右舷的旁邊。大多數(shù)都在脊背上安裝了無線電，一些在右舷翼尖下攜帶了偵察照相機。掛載武器包括多種類型炸彈和4-6枚RS-82火箭。

 整裝待發(fā)的伊-16飛行隊

當1941年德國入侵時，蘇聯(lián)大約有7000架伊-16在服役。盡管已經(jīng)有些顯得過時，然而它仍然作為衛(wèi)國戰(zhàn)爭初期的主力戰(zhàn)斗機發(fā)揮了不小的作用。如果德國飛行員要與伊-16纏斗的話，會發(fā)現(xiàn)伊-16的突然提速能力使它很容易在混戰(zhàn)中搶占有利位置，這時德國飛機只能通過急速爬升或俯沖擺脫掉伊-16。最令人驚奇的是，有些飛行員受過特殊訓練用伊-16去撞擊德國轟炸機然后跳傘，理論上伊-16的撞擊力允許飛行員在撞擊之后從容跳傘。

 彼得·彼得羅夫少校和他的伊-16，他于1941年陣亡。衛(wèi)國戰(zhàn)爭初期，蘇聯(lián)紅軍沒有先進的戰(zhàn)斗機，很多優(yōu)秀的飛行員不得不駕駛著伊-16與德國空軍的BF-109拼命

伊-16作為戰(zhàn)斗機一直使用到1943年，之后所有的伊-16基本都退居二線。

縱觀伊-16的研發(fā)過程，可以發(fā)現(xiàn)，這是工業(yè)（尤其是航空工業(yè)）基礎薄弱的蘇聯(lián)一次非常有意義的嘗試。作為蘇聯(lián)第一種單翼戰(zhàn)斗機，從設計上來說，伊-16還不夠完美，尤其是其開放式座艙和布質(zhì)蒙皮機身，但作為先行者，伊-16為二戰(zhàn)蘇聯(lián)各型戰(zhàn)斗機的設計奠定了基礎，從這一點來說，伊-16成功完成了它的使命。