Первый опытный И-16 М-63 (заводской No.2721Г95) с синхронным крупнокалиберным
пулеметом БС и двумя ШКАС в фюзеляже построили в январе 1940 г. На данном
экземпляре отсутствовали посадочные щитки, элероны продлили до 2-й нервюры
центроплана, установили нестандартные колеса диаметром 610 мм. Вес пустого
самолета составил 1370,4 кг, взлетный вес - 1780 кг, полетная центровка 26,4%.
Нагрузка на крыло составила 122 кг на кв. метр, то есть оказалась меньше чем у
тип 17.
Заводские испытания нового самолета в период 8-16 февраля 1940 г. провел летчик
Фокин. Затем его облетал испытатель НИИ ВВС В.В.Иншаков. По его оценке этот И-16
без щитков и подвесных баков оказался весьма легким в управлении и превосходил
по маневренности И-16 тип 24.
Дальнейшее усовершенствование самолета привело к навеске дополнительного
снаряжения и оборудования, что повлекло за собой увеличение веса до 1900 кг. Это
самолет, который стал именоваться И-16 тип 29, имел следующие основные отличия:
Пулемет БС разместили в пространстве между нишами шасси, ниже пояса переднего
лонжерона центроплана, и сместили на 17 мм. Для установки магазина на 230-240
патронов вторую раму фюзеляжа передвинули на 54 мм. Для размещения пулемета БС
ниши шасси раздвинули - расстояние от вертикальной оси до оси колес в убранном
положении увеличилось с 380 до 421 мм. Соответственно стойки шасси укоротили на
32 мм, а диаметр воздушного винта для обеспечения необходимого зазора с землей
(268 мм) уменьшился до 2,7 м. Заметного изменения в тяге не наблюдалось, так как
использовались лопасти шириной 250 мм ("уширенные"). Пространство между нишами
шасси закрыли съемным обтекателем, который крепился шомполами и замками "Фейри".
В связи с перечисленными переделками, изменилась обшивка центроплана.
Маслорадиатор, ранее размещенный по оси самолета, установили в пространстве
между четвертым и пятым цилиндром мотора. Подводящий патрубок маслорадиатора
перенесли соответственно в пространство между окнами этих цилиндров. Часть машин
более поздних выпусков не имела патрубка, подвод воздуха осуществлялся через
прорезные отверстия. В связи с переносом маслорадиатора снят ручной запуск
мотора от инерционного стартера "РИ".
Радиофицированные самолеты имели мачтовую антенну, установленную на правой части
капота.
Крыло И-16 в тип 29 полностью освободили от стрелкового и артиллерийского
вооружения. Однако теперь под крылом устанавливали замки для подвесных баков и
шесть ракетных орудий типа "флейта" (по три с каждой стороны) для установки
ракетных неуправляемых снарядов РС-82.
Самолет с полностью введенными изменениями - И-16 No.292116, с двигателем М-63
No.631698, поступил на испытания в НИИ ВВС 27 августа 1940 г. Этот день, в
который машину перегнали с завода No.21 в Чкаловскую, считался началом испытаний
- они продолжались до 4 октября 1940 г. За этот период ведущий летчик майор
Груздев, летчики облета Никашин и Стефановский всего выполнили 55 полетов.
В отчете по испытаниям указывались все основные отличия от предыдущих типов
И-16. Кроме тех, что уже были перечислены, отмечалось, что пулемет БС имеет
запас патронов 130-230 штук, ШКАСы: левый 475 патронов, правый 500 патронов.
Радиостанция РСИ-3 с жесткой антенной, приемник радиостанции размещен под
приборной доской. Самолет был оборудован подвесными баками (ПБ), ракетными
орудиями (РО) на шесть реактивных снарядов (PC), кинофотопулеметом ПАУ-22.
Центровка для полетного веса 1966 кг составила 29,15% САХ.
В ходе испытаний зафиксировали следующие летные данные в зависимости от
установки оборудования и снаряжения (1 вариант (антенна, РО без PC), 2 вариант
(антенна, ПБ, РО без PC), 3 вариант (без антенны, ПБ, РО)).