因此在i-15战斗机的基础上进一步发展了i-153型战斗机。i-153装用shvetsovm62r发动机(1000马力)，起落架可以收放，按苏联中央流体力学研究所的试验结果，将机翼又改回鸥式布置，飞机性能有较大幅度的提高。最高时速442千米、升限9800米，虽然在极速上没有太大改变，但高空效能有显著改善。

    只是原本设计局估计最高时速可以提升到462千米，但在测试途中发现飞机设计有着严重的结构问题，如果俯冲时速超过500千米以上机身将会解体，因此速度提升被强制中止；海鸥式机翼理论上虽然可以提升飞机性能，但驾驶员的视野却受到主翼的阻挡。

    尽管设计局提出了改良方案，但是i-153当时已经投入量产，以修改设计会拖延量产的理由苏联政府拒绝了日后所有的改良方案，对苏联政府来说i-153只是在新战机投入服役前的垫档机种，因此生产重于改良。

    i-16同样也一番升级改进，此时已经是24型，装备1100hp的m-63发动机，航速达到470km/h。不过不管怎么改进，i-16始终存在操纵困难的缺点，在急跃升时容易陷入螺旋，而且比起bf-109f，i-16/24型已明显落后。

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