Заводские испытания первого экземпляра продолжались недолго.

23 ноября 1933 г. самолет решили продемонстрировать руководителям Вооруженных сил, собравшимся на заседание Пленума Реввоенсовета. Среди них присутствовал и начальник ВВС Я. И. Алкснис. После осмотра машины на земле В. П. Чкалов поднял ЦКБ-3 в воздух. Выполнив каскад фигур высшего пилотажа на высоте 1300 метров, летчик перевел самолет в крутое пикирование (угол пикирования достигал 75»). На скорости свыше 400 км/ч, не выдержав нагрузки, оборвались ушки переднего крепления левой лыжи на мотораме. Чкалов, сразу определив характер повреждения, на высоте 400 м вывел машину из пикирования, круто набрал высоту, закрыл пожарный кран, выработал остаток бензина из системы питания, выключил мотор и пошел на посадку.

После выравнивания самолета у самой земли на скорости 65–75 км/ч машина спарашютировала, завалившись на левое крыло. ЦКБ-3 коснулся земли носком левой лыжи (при этом сломалась полуось шасси), и самолет перевернулся. Машина получила сильные повреждения, летчик остался невредим.

Авария не повлияла на общую положительную оценку самолета, и несмотря на то что государственные испытания еще не были проведены, руководство авиапромышленности приняло решение о развертывании работ по организации серийной постройки И-15 на заводе № 1. В протоколе заседания под председательством начальника Глававиапрома Королева от 25 ноября 1933 г. написано:

«…3) Первую партию И-15в 1934 г. построить на заводе 39 с тем, чтобы в 1935 г. производство этой машины передать на завод 1…. 5) При осуществлении указанной наметки считать возможным изготовить в 1934 г. ориентировочно… 25 самолетов И-15… 6) Отметить, что… И-15 моторами своего производства в 1934 г. обеспечены не будут». 10 декабря 1933 г. началась пересылка чертежей и другой документации с завода № 39 на завод № 1 для ознакомления и изготовления оснастки и приспособлений.

Второй экземпляр был выведен на аэродром 16 декабря. Его также испытывал Чкалов. 21 декабря 1933 г. после завершения цикла заводских испытаний ЦКБ-3 был передан в НИИ ВВС. Первый этап (ведущий летчик — В. А. Степанченок) проводился в довольно быстром темпе и закончился к 1 января 1934 г. Второй этап продолжался с 14 января по 24 марта. Испытания подтвердили высокие летные характеристики машины. Поэтому еще до их завершения,

2 февраля 1934 г., отмечая вклад коллектива в создании образцов новой боевой техники, нарком тяжелой промышленности С. Орджоникидзе издал приказ за номером 172 о премировании работников завода № 39, в котором говорилось:

«За исключительные достижения в деле укрепления обороноспособности страны завода № 39 имени т. Менжинского как в конструкторской, так и в производственной работе — ПРИКАЗЫВАЮ:

1) Премировать легковыми автомашинами:

Технического директора завода тов. КАЛГАНОБА Ю.В.,

Заместителя директора по конструкторской части тов. ИЛЬЮШИНА,

Начальника 2-й бригады констр. бюро тов. ПОЛИКАРПОВА,

Летчика-сдатчика завода тов. ЧКАЛОВА,

Начальника НТОС ГУАП тов. АЛМАЗОВА.

2) Премировать 2-месячным окладом:

Начальника производственного отдела тов. ТИСОВА,

Ведущего инженера тов. ЖРБИНУ,

Группового инженера 2-й бригады КБ тов. КОСТЕНКО,

Начальника 4-й бригады КБ тов. МАЛЬЦЕВА,

Зам. нач. 4-й бригады КБ тов. СОРОКИНУ,

Группового инженера 2-й бригады КБ тов. ТЕТИВКИНА,

Инженера Моторной группы тов. ДНЕПРОВА,

Мастера жестяной группы тов. НЕФЕдОВА,

Слесаря 73-го цеха — лучшего ударника завода — тов. ОРЛОВА,

Слесаря 72-го цеха тов. ВОЛКОВА.

3) Выделить в распоряжение директора завода 500 000 рублей на социально-бытовые и культурные нужды завода.

4) Выделить в распоряжение директора завода 50 000 рублей на премирование лучших ударников завода.

Уверен, что завод 39 и в 1934 г. покажет образцы большевистской борьбы за оборону СССР».

С 26 марта по 25 апреля на самолете проводились эксплуатационные испытания в Крыму, в Каче. От КБ ими руководил В. К. Таиров.

За месяц летчики-испытатели выполнили на истребителе 2100 фигур высшего пилотажа, совершили 520 посадок.

Зафиксированы следующие летные характеристики самолета на лыжах: максимальная скорость у земли — 324 км/ч, на высоте 3000 м — 350 км/ч, а на высоте 5000 м — 325 км/ч, что в пересчете на колесное шасси дает, соответственно, 342, 368, 343 км/ч. Вес конструкции при этом составлял 942,14 кг, а взлетный вес — 1357,88 к г. Высоту 5000 м истребитель набирал за 6,2 мин. Время виража на высоте 1000 м было рекордно малым — 8 секунд. Самолет отличался хорошими штопорными свойствами: запаздывание на выходе не превышало двух витков. Нарекания вызывала лишь небольшая неустойчивость по рысканью на скоростях свыше 270 км/ч.

В выводах по результатам испытаний записано:

«1. По полученным летным данным (скорости по высотам, скороподъемности и маневренности) самолет И-15:

а) далеко превосходит данные находящихся на вооружении СССР истребителей;

б) перекрывает гарантированные, утвержденные эскизным проектом данные;

в) по маневренности превосходит, по скороподъемности достигает уровня лучших современных опытных заграничных истребителей;

г) по скорости на высоте 5000 м, благодаря схеме, обеспечивающей высокую маневренность, несколько уступает (на 2-30 км/ч) скорости лучших опытных одноместных заграничных истребителей.

2. Самолет И-15по своим данным представляет удачное разрешение вопроса о высокоманевренном истребителе, обладающем в то же время достаточными горизонтальными скоростями. Соединение высокой маневренности, скороподъемности и достаточной скорости позволяет считать, что самолет И-15 является современным истребителем.

3. Самолет И-15 обладает достаточно мягким управлением, простотой в пилотировании и хорошим обзором.

4. Основное испытание самолета И-15 показала, что конструкция самолета крупных, требующих больших переделок, дефектов не имеет…

5. Полетные качества самолета в отношении устойчивости пути являются недостаточно удовлетворительными. На скоростях 200–250 км/ч самолет имеет нейтральную устойчивость, на скоростях свыше 250 км/ч — неустойчив…»

На основании результатов летных испытаний И-15 был рекомендован для серийного производства. Оно разворачивалось на заводах № 1 и № 39.

В апреле-мае ЦКБ-3 с мотором Райт «Циклон» F-3 (в нашей документации он часто сокращенно обозначался как Р.Ц. F-3 или Р.Ц. Ф-3) испытывался на колесном шасси. Результаты испытаний подтвердили их близость к расчетам и соответствие требованиям ВВС. По максимальной скорости 368 км/ч на высоте 3000 м и 350 км/ч на 5000 м истребитель-полутораплан И-15 ненамного уступал моноплану И-14 П. О. Сухого (383 км/ч на 5000 м).

В это же время проходил испытания И-15с мотором Райт «Циклон» F-2 (с меньшей высотностью). Самолет отличался от предыдущего кольцом Тауненда несколько измененной формы. Колеса на шасси были закрыты обтекателями. Испытания начались с хвостовым оперением, выполненным согласно проекту. Затем на самолет поставили киль, увеличенный по площади на 17 %, что улучшило путевую устойчивость. Было решено строить серийные самолеты именно с таким килем.

1 мая 1934 г. И-15 участвовал в традиционном воздушном параде.

28 августа 1934 г. на заводе № 39 был выпущен первый головной серийный истребитель И-15, а в ноябре завершилась постройка первого серийного самолета и на заводе № 1. Отсутствие единых отраслевых и государственных стандартов привело к разбросу характеристик серийных машин, выпускаемых разными заводами. Головной самолет завода № 1 весил на 20 кг больше аналогичного, построенного заводом № 39. Соответственно отличались и летные характеристики. Но время выполнения виража на высоте 1000 м по сравнению с опытным ЦКБ-3 осталось прежним — 8 секунд.