Комиссия НИИ ВВС не вынесла по машине положительного решения. Тем не менее осенью 1938 г. началась серийная постройка истребителя на заводе № 1. Серийная машина № 5006 на испытаниях весной 1939 г. показала летные характеристики, близкие к опытному образцу.
Предполагалось, что с мотором М-62 И-153 сможет развить максимальную скорость 460–465 км/ч на высоте 5000 м. Еще до завершения испытаний первого серийного экземпляра Поликарпов начал разработку его модификаций с турбокомпрессорами, способных с М-25В достичь расчетной максимальной скорости 475 км/ч и 510 км/ч с М-62 на высоте 8000 м, проектировались самолеты с усиленным вооружением — крупнокалиберными (12,7 мм) пулеметами ШВАК, ТКБ-150 и Селищева, с синхронными пушками ШВАК.
Многие недостатки первого опытного И-153 были учтены на втором опытном экземпляре-дублере № 6005. В нем для улучшения центровки удлинили мотораму, поставили новые замки капота, поставили регулируемые створки-жалюзи, протектированный бензобак, видоизменили поворотный узел шасси и амортизатор костыля, немного уменьшили площадь руля высоты. На госиспытаниях в Баку была достигнута максимальная скорость 424 км/ч на высоте 3500 м.
Второй опытный экземпляр истребителя И- 153 «Чайка»
В ноябре 1938 г. головная серия И-153 с М-25В из 10 экземпляров была направлена в Баку для прохождения войсковых испытаний. В их число входил и И-153 дублер. Они завершились в целом с положительной оценкой, несмотря на то что 11 апреля 1939 г. у одного из самолетов № 6008 на выходе из пикирования при скорости 500 км/ч разрушилось крыло. Пришлось дополнительно ввести ленту-расчалку от нижней части фюзеляжа к переднему лонжерону верхнего крыла, а переднюю кромку крыла до первого лонжерона зашивать фанерой. Выявился еще один дефект: значительное запаздывание на выходе из штопора — до 10–12 витков. Стали заниматься изучением и этой проблемы.
Как только удалось довести более мощный и высотный мотор М-62, его сразу же установили на истребитель И-153. Первый экземпляр самолета (заводской номер 6019) с этим мотором и винтом фиксированного шага (ВФШ) проходил заводские испытания в апреле 1939 г., государственные — в июне. Максимальная скорость возросла до 443 км/ч на границе высотности, но была ниже расчетной ввиду низкого кпд винтомоторной установки.
Самолет немного уступал по максимальной скорости истребителю-моноплану И-16 с тем же мотором (464 км/ч). Тем не менее в Заключении по результатам государственных испытаний говорилось:
«Самолет И-153 М-62 № 6019 с винтом ВФШ конструкции инженера ПОЛИКАРПОВА постройки завода № 1 гос. испытания не выдержал ввиду:
а) недостаточной максимальной скорости — 443 км/ч вместо гарантированной заводом № 1 — 462 км/ч,
б) наличия опасных режимов штопора,
в) вибраций и обрыва несущих лент расчалок,
г) тряски элеронов и хвостового оперения,
д) большой нагрузки у летчика на ручку управления элеронами…
е) неудовлетворительной устойчивости пути самолета как на земле, так и в воздухе,
ж) на данном самолете стрелковое вооружение не доведено,
з) недоведенностью охлаждения мотора и ряд других дефектов, отмеченных в данном отчете».
Многие из отмеченных недостатков можно было сравнительно быстро устранить. Однако и здесь, несмотря на ряд испытаний истребителей И-15, И-153, несмотря на положительный опыт войны в Испании, НИИ ВВС упорно отстаивало свой тезис о «неустойчивости пути» самолета И-153.
Споры об «устойчивости пути» и организационные неурядицы привели к тому, что до мая 1939 г. было построено около 60 серийных машин. Самолет быстро старел.
В серийных машинах с М-62 маслорадиатор был перенесен из фюзеляжа под капот снизу с левой стороны. Лыжное шасси сделано убираемым. Введены некоторые другие доработки.
Начавшийся вооруженный конфликт на Халхин-Голе показал, что основные японские истребители-монопланы А5М (максимальная скорость 434 км/ч на высоте 3000 м) и Ki-27 (450 км/ч на 3500 м) отличаются хорошей маневренностью и скороподъемностью, а пилоты — выучкой. Тактическая подготовка советских летчиков и командиров авиационных частей оказалась не на высоте. К тому же японцы бросали в бой большие по численности соединения своей авиации. Командование ВВС 57-го особого корпуса против них поднимало в воздух от 3 до 7 истребителей. 5-10-кратное численное преимущество противника в воздухе усугубляло ситуацию в небе Халхин-Гола. Все это привело к большим потерям нашей авиации на первом этапе развития конфликта. Только за неделю, с 22 по 29 мая 1939 г., наша авиация потеряла 12 самолетов, не сбив ни одного японского. В итоге в ВВС 57-го особого корпуса к середине июня 1939 г. насчитывалось всего 13 исправных И-16 и 9 И-15. С обеих сторон к Халхин-Голу стягивались крупные силы. Командующим советско-монгольскими войсками в зоне конфликта был назначен Г. К. Жуков. Для противодействия японцам в воздухе в Монголию направили опытных летчиков, прошедших Испанию и Китай, и новую авиационную технику. И-153 полностью соответствовал этому театру военных действий. Поэтому было дано указание увеличить производство И-153 с мотором М-62 и направить на Халхин-Гол особую группу, вооруженную этими самолетами в составе переброшенного на Восток 22-го истребительного авиаполка.
…Ведя свою эскадрилью в первый бой на И-153, Герой Советского Союза майор С. И. Грицевец, удостоенный этого высокого звания за Испанию, приказал летчикам до его команды не убирать шасси. У линии фронта эскадрилья встретилась с восемнадцатью истребителями Ki-27. Японские летчики, решив, что перед ними старые машины И-15, смело ринулись в атаку. Когда расстояние сократилось до 1500 метров, советские истребители убрали шасси, резко увеличив скорость, расчленили боевой порядок противника и в течение нескольких минут сбили четыре Ki-27. Остальные японские летчики, растерявшись от неожиданности, покинули поле боя.
В напряженных воздушных боях, превосходивших по размаху и числу участвующих самолетов (до 150) воздушные сражения в небе Китая и Испании, И-153 быстро доказали свою высокую эффективность. Японские летчики после ряда встреч с новым советским истребителем, завидев биплан с характерным изгибом верхнего крыла, будь то И-153 или И-15, уходили от боя. Самолеты Н. Н. Поликарпова И-153 и И-16 решили исход воздушных сражений в небе Халхин-Гола. Свидетельствует прославленный полководец Г. К. Жуков, в то время командовавший группировкой советских войск в Монголии:
«В начале кампании японская авиация била нашу авиацию. Их самолеты превосходили наши до тех пор, пока мы не получили улучшенной «чайки» и И-16. Когда же к нам прибыла группа летчиков Героев Советского Союза во главе с Я. И. Смушкевичем, наше господство в воздухе стало очевидным».
Боевые действия выявили и недостатки И-153 — в системе управления огнем, в недостаточной местной прочности отдельных узлов машины. Оперативно вводились необходимые доработки в конструкцию самолета и технологию его производства.
