Первые И-16, оснащенные «родными» двигателями Райт «Циклон» R-1820-F54 и кислородными масками 4-я эскадрилья получила 21 сентября. Считалось, что эти самолеты смогут составить достойную конкуренцию мессершмиттам на больших высотах. 22-го числа «моски» совершили несколько боевых вылетов. В первом вылете И-16 из 2-й и 3-й эскадрилий над Ганедеса-Корберой вступили в бой с бомбардировщиками Не-111E, которые сопровождали истребители Фиат CR.32. По непроверенным данным был сбит один Фиат. На посадке выкатился за пределы полосы и встал на нос истребитель Луиса Сервента. Во втором вылете истребители 3-й, 4-, 6-й и 7-й эскадрилий сопровождали бомбардировщики СБ-2. Над Вента-де-Кампосинес «моски» вступили в бой с Фиатами и мессершмиттами. В ходе боя И-16 Луиса Мпаргалифа из 3-й эскадрильи столкнулся с горой, а франкисты потеряли CR.32 с бортовым номером «3-122» из группы 5-Е-З, летчик Педро Мартино де Ируйо погиб. До 1 октября авиация из-за плохой погоды практически не летала. 1 октября в коротком бою получил повреждения CR.32 сержанта Идо Гона из группы «Asso de Bastoni». Гона посадил свой Фиат в расположении республиканцев и попал в плен. На следующий день 3-я и 4-я эскадрильи сменили место базирования, перелетев на аэродром Балле. В тот же день с Валлса «моски» летали на сопровождение И-15 в сектор Карбера. В воздухе группу самолетов республиканцев перехватили Фиаты. Был сбит И-16 Луиса Сирвента, сам Сирвент получил ранения. Алваро Питарч Эскориэла с трудом привел поврежденный И-16 в Риус, самолет был полностью разбит на посадке. Победы в том воздушном бою одержали Аристид Гарсия и бельгийский доброволец Родольф Хенрикурт. По иронии судьбы последний нашел свою смерть, воюя в составе RAF со своими бывшими камрадами по легиону «Кондор». Франкисты потеряли в бою Фиат с бортовым номером «3-140», летчик Антонио Оливера Фернандес погиб. На следующий день был сбит И-16 Хозе Гутиерреса Чикланы из 7-й эскадрильи, летчик выпрыгнул с парашютом и остался в живых.
Ожесточенные воздушные бои разгорелись на следующий день, когда Франциско Мероньо из 6-й эскадрильи сбил самолет Хулио Сальвадора. Сальвадор выпрыгнул с парашютом, но приземлился прямо в руки республиканцев. В том же бою заклинил из-за прямого попадания двигатель на истребителе Гарсия Морато. Морато спланировал в расположение франкистов. Морато был уверен, что его самолет поразил кто-то из пилотов И-16, однако из мотора вытащили пулю калибра 12,7 мм — он едва не стал жертвой кого-то из своих коллег, летавших на CR.32.