В НИИ ВВС исследовали летно-тактические и боевые характеристики И-96. Основная цель – выявление положительных особенностей конструкции, вооружения и оборудования японского самолета, которые могли быть внедрены в отечественное производство. Всего выполнено 28 полетов общей продолжительностью 15 часов 15 минут. Исчерпав свой ресурс, мотор начал работать с перебоями, появилась течь в масло- и бензобаках, образовался значительный люфт в проводке к рулю высоты. Испытания завершились, потому что летать с ненадежным мотором стало опасно.
В состав группы испытателей самолета И-96 входили: летчики облета генерал-майор А.И.Филин и майор П.М.Стефановский, ведущий инженер военинженер 3-го ранга М.И.Таракановский, ведущий летчик майор Г.П.Кравченко, летчик-испытатель ст.лейтенант А.Г.Кубышкин, ведущий инженер по ВМГ Золотарев, ведущий техник самолета Хлопцев, военинженер 1-го ранга Сбитнев, ведущий инженер по испытанию на устойчивость Турчков, техник-расчетчик Андросова.
Основные размеры самолета: размах крыла – 11,04 м; длина самолета – 7,55 м; размах горизонтального оперения – 4,0 м; колея шасси -2,51 м; площадь крыла – 17,87 м² .
В результате испытаний получены следующие данные: граница высотности мотора в полете – 3200 м; расчетная высота – 2500 м; вес пустого самолета с пулеметами – 1291 кг; полетный вес самолета – 1725 кг (при полной загрузке); удельная нагрузка на крыло – 96,5 кг/м² ; удельная нагрузка на мощность – 2,82 кг/л.с.; максимальная скорость на высоте 3200 м – 370 км/ч; время подъема на 3000 м – 4,3 мин., на 5000 м – 7,5 мин., на 8000 м – 15,5 мин.; практический потолок – 10000 м; длина разбега – 200 м; время разбега – 11 сек.; длина пробега со щитками и тормозами – 380 м; время пробега – 30 сек.; время виража на 1000 м – 15 секунд.
Определение летных характеристик производилось с полетным весом самолета 1686 кг, что было вызвано неполной заправкой баков бензином и установкой приборов для испытаний. Нормальный запас горючего при этом равнялся 200 кг вместо 344 кг (полная емкость основных баков).
Вся основная нагрузка истребителя оставалась без изменений. Центровка пустого самолета с пулеметами составляла 18,4% САХ, груженого в нормальном варианте – 24,3 % САХ.
В самом начале испытаний выяснилось, что мотор с прикрытой выходной щелью чрезмерно переохлаждался на планировании и даже у земли при температуре наружного воздуха плюс 15-20°С.
Для поднятия температурного режима мотора пришлось снять дефлекторы с головок цилиндров, а на картере установить лобовой капот. Головки цилиндров закрыли индивидуальными зимними капотами с самолета И-5. Несмотря на эти мероприятия, мотор продолжал переохлаждаться при самом незначительном планировании и работал неудовлетворительно.