Член команды наземного обслуживания устанавливает левую пушку ШBAK (калибра 20 мм) в отсек на крыле опытного самолета И-16П. Это был первый советский самолет-истребитель, вооруженный 20 мм орудием.

И-16П был оснащен импортным двигателем Wright Cyclone и вооружался двумя 20 мм пушками и двумя 7,62мм пулеметами.

Лопасти воздушного винта В-25 окрашивались в цвет алюминия, а его кок был оливково-зеленым. Правда, некоторые И-16 тип 5 имели черные или синие коки. На первых И-16 тип 5 капот двигателя окрашивался в черный цвет. В тот период, значительное количество красок использующихся в Советском Союзе импортировалось из Германии, в результате, цвета, в которые окрашивались довоенные советские истребители, были очень похожи на цвета используемые, для немецких самолетов. До лета 1941 года, знаки национальной принадлежности наносились на верхнюю и нижнюю поверхности крыльев, а также на фюзеляж. Красная звезда всегда имела тонкую черную обводку. Тактический номер обычно наносился на руль направления и имел тонкую белую обводку.

В ходе эксплуатации щитки, прикрывающие колеса основных стоек шасси часто снимались (полевая модификация), так как они очень часто повреждались во время полетов с полевых аэродромов. Когда начали появляться фотопулеметы, их начали устанавливать и на И-16 тип 5 – в обтекателе на гаргроте фюзеляжа, позади кабины пилота.

Только некоторые И-16 тип 5 были модифицированы путем установки на них коротковолновой радиостанции РСИ-3 (РСИ – радиостанция для истребителей), их можно было отличить по маленькой мачте для антенны, смонтированной на верхней части вертикального оперения. РСИ-3 состояла из приемника и передатчика. Обычно, только командирский самолет в подразделении был оборудован и передатчиком, и приемником, тогда как остальные самолеты имели или только приемник или не имели радио вообще. Приемник и передатчик станции РСИ-3 питались от аккумулятора РУН-30. Радиостанция имела пять фиксированных частот, которые должны были установливаться на земле перед вылетом.

Некоторые И-16 тип 5 в качестве полевой модификации оснащались небольшими триммерами на элеронах. Такие триммеры на внутренней части элеронов стали стандартными на И-16 более поздних выпусков.

К 22 июня 1941 года истребители И-16 тип 5 все еще находились на вооружении авиационных частей. Множество И-16 тип 5 было захвачено в первые недели войны, когда немцы заняли аэродромы в Белоруссии. Украине, Литве и Латвии. В Риге большое количество И-16 тип 5 стояло на аэродроме рядом с истребителями-бипланами Gloster Gladiator британской постройки, которые ранее состояли на вооружении латвийских ВВС.

«Звено-6» СПБ состояло из бомбардировщика ТБ-3-4АМ-34РН и двух И-16 тип 5, подвешенных под его крыльями. И-16 были вооружены парой фугасных бомб ФЛБ-250. Первый полет этой комбинации состоялся в июле 1937 года с аэродрома в Жуковском.

Стойка с замком для подвески И-16. На более ранней версии такой стойки отсутствовали задние подкосы, которые затем были добавлены для усиления прочности и жесткости конструкции. Позже от такого метода зацепления И-16 отказались, подвешивая их только под крыльями носителя.

В зимний период большинство И-16 оборудовалось лыжным шасси, так как в этом случае отпадала необходимость в расчистке аэродромов от снега. Множество испытательных полетов, проводилось на самолетах И-16 тип 5, оснащенных лыжным шасси – на основных стойках шасси вместо колес устанавливались две лыжи. Чтобы лыжи не вибрировали в полете, они удерживались двумя растяжками. Дополнительная лыжа устанавливалась и на хвостовой костыль. Когда самолет устанавливался на лыжи, стойки шасси убирать было нельзя. В ходе испытаний двигателя М-25 В на И-16 тип 5, самолет нес больший кок винта, который стал стандартным на более позднем варианте – И-16 тип 18.

Два истребителя И-16 тип 5 были в экспериментальном порядке оборудованы шестью пулеметами ШКАС (калибра 7,62 мм), установленными в крыле. Эти пулеметы могли подниматься вверх на угол до 200. Этот вариант самолета-штурмовика, построенный в конце 1936 года как, в серийное производство не пошел.

ЦКБ-29 был разработан как высокоскоростной пикирующий бомбардировщик, и оснащался импортным двигателем Wright Cyclone SGR-1820-F-3. Этот вариант И-16 тип 5 был изготовлен и проходил испытания, в течение 1936 года и отличался наличием пневматических стоек- шасси и закрылками. Самолет вооружался двумя пулеметами ШКАС, на узлы подвески под крыльями могли подвешиваться бомбы (до 200 кг).

И-16П был разработан на базе истребителя И-16 тип 5 с импортным двигателем Wright Cyclone SGR-1820-K-3. И-16П отличался от серийного И-16 тип 5 установленным в крыле вооружением: двумя пулеметами ШКАС (калибра 7,62 мм) и двумя синхронизированными пушками ШBAK (калибра 20 мм) с боезапасом по 50 снарядов на ствол. Пушки были установлены в крыле, близко к фюзеляжу и стреляли через окружность, ометаемую винтом. Самолет также мог нести под крыльями шесть бомбовых контейнера типа Д-31.

Было построено два И-16П, оба с одной и той же установкой вооружения. Один И- 16П имел убирающиеся стойки шасси, тогда как на другом И-16П имел неубирающиеся стойки шасси без щитков.

Это был первый опыт установки 20 мм пушки на советском истребителе. Испытания показали, что летные характеристики остались практически такими же, как и обычного серийного И-16 тип 5. Хотя испытания прошли успешно, однако пушки, имеющие большую отдачу, не устанавливались на серийных самолетах (И-16 тип 17) еще два года.

Пилот левого истребителя И-16 тип 5 сдвинул фонарь кабины в переднее положение. В ходе испытаний было установлено, что «Звено-6» способно развивать скорость до 268 км/час.

Этот истребитель И-16 тип 5 уже подвешен на свое место к раме под крылом бомбардировщика ТБ-3-4М-17Ф и его шасси не касается земли.

И-16 тип 5 также использовался в системе «Звено». Он в качестве буксируемого истребителя, подвешивался под самолетом-носителем (бомбардировщики Туполев ТБ-1 и ТБ-3). Истребитель подвешивался под крылом самолета-носителя на грех замках. Отцеплял истребитель сам пилот, отпирая сначала задний, а затем два передних замка.

Технически взлет и посадка самолета- носителя с грузом истребителей не представляли существенных проблем. Правда, бывали случаи, когда колеса или воздушные винты истребителей причиняли незначительные повреждения гофрированной обшивке носителя, когда истребители отцеплялись или наоборот зацеплялись. Наиболее сложной частью операции был процесс возвращения (закрепления) истребителя на самолет-носитель.

В «Звене-6» в качестве самолета-носителя использовался бомбардировщик ТБ-3- 4М-17Ф и два истребителя И-16 тип 5 ранних выпусков, которые подвешивались иод крыльями.