— при потере скорости в случае нейтрального положения ручки управления самолет вообще не входит в штопор, в худшем случае выполняя переворот через крыло с последующим самостоятельным выходом в горизонтальный полет.
— в случае намеренного провоцирования штопора отклонением рулей, самолет вращается с постоянной угловой скоростью. После возвращения рулей в нейтральное положение самолет легко выходит из штопора.
— тенденций к попаданию в плоский штопор не выявлено.
Полеты Чкалова 1 и 2 марта оказали решающее влияние на судьбу И-16. Фактически было снято главное препятствие на пути к серийному производству истребителя. Результаты штопорных испытаний вселили дополнительную уверенность в разработчиков самолета, а также способствовали росту их авторитета у руководителей партии и правительства. В то время никто не мог предвидеть, что сделан всего лишь первый шаг в долгой борьбе с недостатками и капризами маленького истребителя.
Эксплуатационные испытания начались 22 марта 1934 г. в Каче. Значения максимальной скорости, полученные в полетах с убранным шасси летчиком-испытателем Коккинаки на И-16 с М-22, для того времени оказались экстраординарными: 359 км/ч у земли и 325 км/ч на высоте 5000 м! В то же время механизм уборки шасси работал ненадежно, кроме того уборка шасси требовала от летчика недюжинных физических усилий, даже если в кабине сидел такой богатырь как Чкалов. Проблемы с уборкой шасси привели к тому, что летавшему на И-16 с Райт «Циклоном» Чернавскому на первых порах запретили убирать шасси; стойки были зафиксированы в выпущенном положении. Впрочем, это не все равно не уберегло самолет от аварии. На посадке 14 апреля подломилась правая стойка основной опоры шасси. Испытания второго прототипа в Каче таким, не самым лучшим, образом завершились. Через неделю самолет разобрали и отправили по железной дороги в Москву на ремонт. Первый прототип 25 апреля вернулся в Москву «своим ходом», его перегнал из Качи Чкалов. На первомайском параде самолет И-16 в кампании с И-15 и И-14 был показан в полете над Красной площадью.
Все лето специалисты завода и ЦКБ работали над улучшением конструкции шасси. На новый прототип поставили мотор «Циклон F3», доработали механизм уборки шасси, но, самое главное, был установлен новый капот двигателя типа «Уоттер». Втулку воздушного винта закрыли коком, был увеличен размах крыла. Начиная с этой машины, обшивку плоскостей крыла всех последующих И-16 станут делать из дюраля.
Учитывая первоначальную боязнь штопора крылья первых двух прототипов оборудовали предкрылками. Имеющиеся в распоряжении исследователей документы говорят о том, что на третьем прототипе предкрылки отсутствовали.