«Уменьшение максимальной скорости можно объяснить тем, что мотор М-62 за № 1609, поставленный на У.Д., дал при контрольных испытаниях на моторном заводе номинальную мощность 840 л.с. при п = 2120 об/мин… вместо положенной мощности на верхнем пределе 857–860 л.с., т. е. недодает 17–20 л.с.».

Для проверки прочности фюзеляжа в ходе испытаний было выполнено 560 фигур высшего пилотажа с нормальной перегрузкой, доходившей до 7 единиц. При этом никаких дефектов и нарушения прочности хвостовой части фюзеляжа не обнаружено.

По результатам испытаний было принято следующее решение:

«Считать, что хвостовая часть фюзеляжа, выклеенная из шпона, испытание выдержала… Самолет после окраски передать для эксплуатации ВВС КА».

Работы по установке нового мотора воздушного охлаждения М-63 мощностью 930/1100 л.с., представлявшего собой форсированный вариант мотора М-62, начались в начале 1939 г., когда были выполнены первые расчеты и сделаны первые наброски чертежей мотоустановки. М-63 тогда еще только проходил стендовые испытания. В августе 1939 г. нарком авиапромышленности М. М. Каганович предписал Н. Н. Поликарпову развернуть работы по проектированию И-153 с мотором М-63, а директору завода № 1 Воронину готовить производство к серийной постройке истребителя. При этом он подтвердил требуемые ВВС летные характеристики И-153 с М-63 (во многом нереальные): максимальная скорость полета на высоте 5000 м — 485 км/ч, нормальная дальность на 0,9 максимальной скорости — 600 км, практический потолок — 10 000 м.

В октябре 1939 г. самолет прошел заводские испытания и был запущен в серийное производство. До конца 1939 г. завод успел построить 13 истребителей с этим мотором. Удалось добиться снижения запаздывания при выводе самолета из штопора до 1,75-2 витков. В марте 1940 г. завершились государственные испытания головного серийного самолета И-153 № 6540 с М-63 и винтом изменяемого в полете шага АВ-1 диаметром 2,7 м.

На лыжах при полетном весе 1887 кг получены следующие летные данные: скорость максимальная у земли — 370 км/ч, на границе высотности Н = 5180 м — 431 км/ч, время подъема на 5000 м — 5,1 мин, практический потолок — 10 600 м, время подъема на практический потолок — 24,5 мин.

В отчете по испытаниям сказано:

«Причинами незначительного увеличения максимальной горизонтальной скорости самолета до границы высотности и даже некоторое снижение их на больших высотах являются:

а) несоответствие винта АВ-1Д =2, 7 м и В = 250 мм самолету И-153 с мотором М-63.

Доказательством этого положения является тот факт, что в полете при постоянном Рк = 920 мм рт. ст. при Н = 3200 м максимальная скорость при п = 2100 об/мин выше на 3 км/ч максимальной скорости самолета при п = 2200 об/мин и 2000 об/мин (последние равны между собой).

б) переобогащение рабочей смеси питания мотора в полете на высотах выше границы высотности… за счет недоработанности АК [авиационного карбюратора. — Прим. авт.] для мотора М-63 (не подобран профиль иглы АК)…».

Таким образом, кпд винтомоторной установки снизился еще больше, и поэтому И-153 с М-63 не показал существенных преимуществ перед И-153 с мотором М-62. Однако его серийное производство было продолжено. Внешне эта модификация отличалась от И-153 с М-62 тем, что масло-радиатор перенесли вниз под капот, изменив расположение окон на лобовой части капота. С целью получения более высоких летных характеристик винтовому заводу выдали заказ на разработку для И-153 нового трехлопастного винта АВ-2 диаметром 2,6 м. Этот винт появился в декабре 1940 г., но И-153 с ним серийно уже не строился, так как производство истребителя прекращалось.

Первые экземпляры М-63 не отличались надежностью. На режиме максимальной мощности отдельные детали двигателя ломались. После ряда аварий самолетов, оснащенных М-63, эксплуатацию двигателя на некоторое время запретили. Потом было решено эксплуатировать моторы на режиме пониженной мощности, одновременно обязав завод № 19 в кратчайший срок устранить выявленные дефекты двигателя.

В январе 1941 г. завершились испытания серийного самолета И-153 № 6940 с мотором М-63 и винтом АВ-1 на режиме пониженной мощности, приняв предельно допустимыми вместо 2200 об/мин — 2100.

Практический потолок изменился незначительно (с 10 970 м до 10 540 м), время набора высоты 5000 м увеличилось с 6,2 до 6,5 мин, но максимальная скорость упала на 7-17 км/ч.

Приказ начальника ВВС предписывал эксплуатировать самолеты, оснащенные М-63, до особого указания только на режиме пониженной мощности. Естественно, что в результате этого летные характеристики И-153 с М-63 ухудшились, однако появилась возможность эксплуатировать истребитель, пока мотор не будет доработан. К марту 1941 г. необходимые изменения М-63 были внедрены в серийное производство. После замены моторов ограничения на эксплуатацию И-153 были сняты.

Возможность установки турбокомпрессоров на И-153 рассматривалась Н. Н. Поликарповым еще на этапе проектирования первого опытного экземпляра самолета. При этом широко использовался опыт оснащения турбокомпрессорами истребителей И-15, И-15бис. Летом 1939 г. на заводские испытания вышли И-153ТК №№ 6001, 6003, 6006, 6011 с турбокомпрессорами и двигателями М-25В и М-62. В них турбокомпрессоры располагались по бокам фюзеляжа на мотораме. Два воздухозаборника устанавливались на капоте сверху. С винтом фиксированного шага и М-25В истребитель достиг скорости 455 км/ч на высоте 8750 м.

Так как основные серии И-153 должны строиться с моторами М-62 и М-63, то в августе 1939 г. Н. Н. Поликарпову было предписано проработать запоздалый вопрос об оснащении этих модификаций И-153 турбокомпрессорами. Согласно заданию, И-153 с М-62ТК должен иметь следующие характеристики: развивать максимальную скорость на высоте 8500 м 510–520 км/ч, иметь дальность на 0,9 максимальной скорости в 500 км, практический потолок — 12 000 м. Вооружение должно состоять из четырех синхронных пулеметов ШКАС калибра 7,62 мм.

На испытаниях, проходивших в сентябре-октябре 1939 г., И-153 с М-62, винтом АВ-1 и турбокомпрессорами достиг максимальной скорости 426 км/ч на высоте 5000 м, 465 км/ч — на 9000 м и 477 км/ч — на 10 000 м. На другом экземпляре И-153ТК на испытаниях 7 октября 1939 г. полученные характеристики при взлетной массе 1860 кг были иными: максимальная скорость у земли — 367 км/ч, на высоте 10 300 м — 481 км/ч, время набора высоты 8500 м равнялось 8 мин 25 сек. Самолет был внедрен в серийное производство, хотя отмечались перегрев мотора, неустойчивая работа турбокомпрессоров. В 1940 г. ТК-1 оснастили 20 И-153 с М-62 и один с М-63.

Совершенствование мотоустановки продолжалось. Ее оперативно доработали с целью улучшить сопряжение турбокомпрессоров с конструкцией машины, устранив многие недостатки. Испытания И-153ТК № 6506 проходили с 15 мая по 28 октября 1940 г.

В отчете об испытаниях отмечалось, что поперечное сечение капота немного увеличилось, однако главным недостатком является понижение кпд винта АВ-1 с ростом высоты. Турбокомпрессоры ТК-1 работали хорошо и надежно.

Никаких практических рекомендаций по результатам испытаний не последовало, так как еще раньше, 30 августа 1940 г., Совет Труда и Обороны принял решение прекратить выпуск ТК-1, поскольку «И-153 и И-16 сходят с производства».

Для обеспечения работоспособности экипажа на больших высотах в 1939 г. в КБ Н. Н. Поликарпова были развернуты работы по оснащению высотных вариантов И-153 гермокабинами. Летом 1939 г. проходил испытания «высотный» вариант И-153В № 6028 с М-62 и гермокабиной А. Я. Щербакова. Кабина сделана сварной из алюминиевого сплава. Полукруглая крышка фонаря откидывалась назад и удобно пряталась в заголовник. Герметизация крышки достигалась прижимом ее кромки к резиновой окантовке корпуса кабины. Передняя часть фонаря имела выступ с плоским стеклом для размещения прицела. Система воздухоснабжения — регенерационная. Вес кабины составлял 45 к г. Этот вариант предназначался для отработки элементов конструкции высотного самолета. Испытания проходили в июне 1940 г. Летал В. П. Федоров. В материалах по результатам госиспытаний говорилось: «…Представленный на госиспытание самолет И-153 с гермокабиной конструкции тов. Щербакова госиспытание выдержал… Для получения опыта эксплуатации в войсках истребителей с герметической кабиной признать целесообразным заказать за счет плана 1940 г. 20–30 самолетов И-153 с герметической кабиной по испытанному образцу». Но серийная постройка по разным причинам не состоялась.