В 1934 г., в ходе приобретения французких авиадвигателей, решался вопрос и о закупке авиационных пушек (один из французких вариантов лицензионных "Эрликонов") с кинематикой боепитания, системами крепления и т. п. Советский вариант, разрабатывавшийся конструкторами Шпитальным и Комарицким на базе освоенных пулемётов ШКАС, поначалу назывался ШКАС-2, а затем стал известен как 20 мм пушка ШВАК. Именно её и поставили на третий опытный экземпляр.

И-17бис в основном был подобен второму опытному – ЦКБ-19, но фонарь пилота видоизменился: теперь средняя его часть сдвигалась назад при неподвижном переднем козырьке. В дополнение к мотор-пушке в отъёмных частях крыла устанавливались 2 пулемёта ШКАС, предусматривалась и подвеска бомб общей массой до 100 кг. Самолёт внешне отличался от "девятнадцатого" верхним фюзеляжным люком для установки пушки и маслорадиатором, расположенным на левой нижней части капота.

И-17бис, оснащённый двигателем М-100А №601, впервые взлетел в начале ноября 1936 г. Поднимал его лётчик-испытатель К.К. Попов. После прохождения кратких заводских испытаний, 16 ноября 1936 г. Попов перегнал самолёт в НИИ ВВС в Щёлково. И-17бис стал первым экземпляром во всем "семействе", проходившим государственные испытания – они начались 27 декабря 1936 г. 8 полётов выполнил лётчик В.А. Степанчонок, 2 полета – П.М. Стефановский. Отмечалась ненадёжная работа двигателя, было произведено несколько вынужденных посадок на аэродром. В целом самолёт оценивался положительно: обзор лучше чем на И-16, управление лёгкое и приятное, "на всех режимах идёт спокойно и не требует лишних движений". Кабину пилота испытатели единодушно сочли тесной и предлагали расширить её на 10-12 см, посадку, то есть установку кресла, сделать выше на 5-6 см.

В начале 1937 г. приступили к испытаниям пушечного вооружения на полигоне под Ногинском. Мотор-пушка действовала безотказно.

10 февраля 1937 г., при возвращении с полигона в Щёлково неожиданно остановился мотор. Пилотировавший самолёт Степанчонок совершил вынужденную посадку на околице деревни Елино. Сам пилот комментировал событие следующим образом: "Садиться решил не убирая шасси на окраине деревни, т. к. в случае капота местные жители могли помочь выбраться из самолёта".

На посадке правая стойка сложилась, вследствие чего правая часть крыла получила повреждения.

Самолёт отправили для ремонта на авиазавод № 84, где он находился до лета 1938 г. После проверки поведения машины в воздухе в июне 1938 г. И-17бис вновь передали на испытания вооружения. В период с 7-го по 10 августа 1938 г. летал Томас Сузи, который произвёл в воздухе 661 выстрел, при среднем зафиксированном темпе стрельбы 963 выстрела в минуту. Отмечалось, что эксплуатация системы сложностей не вызывает, все элементы работают исправно, вредного влияния на работу мотоустановки не наблюдается. Недостатком, по мнению Сузи, являлся не очень удачный гильзоотвод – стреляные гильзы с силой били по правому крылу.

В дальнейшем предполагалось продолжение госиспытаний, самолёт находился на территории авиазавода № 84. К ноябрю прибыл экипаж из НИИ ВВС, 10 ноября был выполнен контрольный полёт (лётчик не установлен). В последующие дни резко испортилась погода и полёты приостановили. Далеё события можно обозначить так – до и после гибели Валерия Чкалова. После катастрофы И-180 полёты самолётов Поликарпова явно затормозились…

Третий опытный экземпляр И-17 (ЦКБ-19бис) в процессе испытаний пушечного вооружения. 1937 г

И-17бис не летал и находился на базе завода №84 вплоть до марта 1939 г. Дальнейшая его судьба не ясна.

После полигонных испытаний И-17бис, осенью 1938 г., согласно отчёта Научно-испытательного полигона авиационных вооружений ВВС РККА предлагалось построить войсковую серию таких самолётов в количестве трёх экземпляров для окончательной доводки пушечного вооружения. Три мотор-пушки заказали заводу-изготовителю. Однако тип И-17 из плана авиапромышленности на 1939 г. был снят. ВВС от данного самолёта окончательно отказались в пользу болеё современных конструкций.

В начале 1937 г. прошёл государственные испытания двигатель М-103, развивающий мощность 960 л. с. На следующий год планировалась массовая серия этих моторов на авиазаводе № 26 в Рыбинске. Ориентируясь на этот двигатель, в 1938 г. Н.Н. Поликарпов подготовил дальнейшую модификацию И-17 – истребитель И-172. По расчётам конструктора, с двигателем М-103 можно было получить максимальную скорость порядка 550 км/ч на высоте 4000 м.

Хотя истребитель с двигателем жидкостного охлаждения входил в перспективные планы ВВС, в этот период наиболее интересным военным по-прежнему представлялся самолёт с двигателем воздушного охлаждения. Именно поэтому в КБ Поликарпова основные усилия сосредоточили на разработке И-180. Дополнительным оправданием приостановки работ по И-172 являлась надежда на появление двигателя М-105, ожидаемого с 1937 г. Машина с М-105 получила рабочее обозначение И-173 и проектировалась в начале 1939 г. В силу различных обстоятельств полноценные проектные работы по ней так и не начались. Спустя несколько месяцев весь накопленный опыт по созданию машин с двигателями жидкостного охлаждения воплотился в проекте И-200, а позднее – в истребителе ИТП.

Рассматривая достоинства и недостатки самолёта, повлиявшие на его судьбу, совершенно нелишним представляется задаться вопросом: а как дела обстояли с двигателями – прежде всего с пушечными?

Еще в 1936 г. на базе "Испано" спроектировали пушечный М-100П. Таких моторов изготовили три экземпляра: №№ 601, 602, 603. Двигатель № 602 поставили на ресурсные испытания, а два других отправили в опытную эксплуатацию на И-17бис.

В конце 1937 г. началась разработка двигателя М-103П (М-103АП) мощностью 960 л. с. Планировала изготовить 12 штук, однако всего сделали 7 экземпляров (6 рабочих и один макет). По крайней мере четыре штуки отправили на завод № 84 (№№ 605, 606, 608, 609), где они, скореё всего, использовались на двухмоторном ВИТ-2. Двигатель N2 606 попал на ресурсные испытания, а №604 направили в ЦКБ-2 для отработки вооружения.

Таким образом, двигатели, необходимые для постройки улучшенного И-17 или другого подобного опытного истребителя имелись уже в 1938 г. К сожалению, по настоящему озаботились проблемой создания такой машины лишь в 1939 году…

Приведённые цифры по двигателям М-100П и М-103П можно рассматривать как некоторую справку, данную перед попыткой окончательно оценить "пятилетку" 1933-38 годов с точки зрения произведённых работ в области создания истребителей с двигателями жидкостного охлаждения.