В годы второй пятилетки отечественная истребительная авиация была вооружена в основном самолетами И-3, И-4 и И-5 Совершенствование ее шло в тот период по пути улучшения боевого маневра, повышения мощности вооружения и конечно, увеличения максимальной скорости горизонтального полета.
Заметным событием в работе руководимого Н. Н. Поликарповым конструкторского бюро стало создание самолета-разведчика Р-5 Это был биплан деревянной конструкции с матерчатой обшивкой крыльев и оперения и фанерной обшивкой фюзеляжа, Р-5 можно было использовать также как легкий бомбардировщик и учебно-тренировочный самолет. Удачная аэродинамическая компоновка его как полутораплана, крылья которого соединялись N-образными обтекаемыми стойками и стальными расчалками, обеспечивала отличные летно-технические данные. Максимальная скорость Р-5 составляла 230 км/ч. Характеризуя самолет, В. С. Пыганов говорил, что это красавец, произведение искусства. Самолеты Н. Н. Поликарпова были гармоничны и равнопрочны. Свидетельством отличных летных качеств является постройка невиданного для того времени количества этих самолетов: вместе с различными модификациями их было 7000. Р-5 известен всему миру. На самолетах этой марки наши летчики, первые Герои Советского Союза, участвовали в спасении людей с затертого льдами Арктики парохода "Челюскин".
В 1930 г. на международном конкурсе в Тегеране самолеты Р-5 заняли первое место, оказавшись единственными машинами, способными выполнить все условия конкурса. Они оставили позади однотипные французские, английские и голландские самолеты. Р-5 - это долгожители нашей авиации, находившиеся в строю вплоть до Великой Отечественной войны. По продолжительности летной жизни, разнообразию выполняемых задач, в том числе и пассажирских перевозок, Р-5 можно сравнить лишь с самолетом Поликарпова По-2.
У-2 (По-2) был построен по условиям конкурса, объявленного Военно-воздушными силами, на создание учебного самолета, так как до этого времени курс первоначального обучения летчики проходили на самолетах иностранного производства. Самолет По-2 имел прекрасные пилотажные характеристики, надежный отечественный двигатель воздушного охлаждения М-11 мощностью 100 л. с., был дешевым в производстве и эксплуатации. Простота и живучесть сделали этот самолет одним из самых популярных среди личного состава нашей авиации, и особенно у начинающих овладевать летным мастерством. Машина применялась в сельском и лесном хозяйстве, для аэрофотосъемок, санитарных перевозок и, наконец, как связной самолет и легкий ночной бомбардировщик. Фашистские войска постоянно подвергались воздействию самолетов По-2. На этих машинах летали отважные летчицы женских авиационных полков, прославившиеся в годы Великой Отечественной войны. Летная жизнь этого самолета продолжалась более двадцати лет, и По-2 стал почти легендарным.
Индустриализация страны и дальнейшее развитие самолетостроения позволили добиться больших успехов как в проектировании, постройке, так и в массовом производстве авиационной техники. Именно поэтому в резолюции XVII съезда партии (1934) говорилось, что создание самолето- и авиамоторостроения как новых отраслей производства является особенно значительным успехом индустрии.
Вторая пятилетка давала возможность нашей авиации, опиравшейся на передовую науку, мощную производственную базу и прекрасные летные и инженерно-технические кадры, перейти к принципиально новым компоновкам самолетов. Повысить максимальную скорость только за счет увеличения мощности двигателей невозможно, так как общеизвестно, что скорость самолета повышается на величину, пропорциональную корню кубическому значения мощности двигателя, а это резко увеличивает массу силовой установки и особенно полетную массу самолета. Требовалось совершенствование аэродинамической схемы самолета. Первым шагом на этом пути явился отказ от бипланной схемы и многочисленных стоек и расчалок, которые создавали значительное лобовое сопротивление.
Для того чтобы иметь самолеты с большей скоростью полета, необходимо было уменьшить относительную толщину профиля крыла и одновременно увеличить удельную нагрузку на крыло, в чем особенно был уверен Н. Н. Поликарпов, Совершенствование технологии, заключавшееся в применении жесткой гладкой обшивки взамен гофрированной, потайная клепка, полировка обшивки - все это вместе с применением убирающегося в полете шасси и рациональным размещением радиаторных и силовых установок позволило снизить полное сопротивление самолета в полтора-два раза, а следовательно, и увеличить скорость полета.
Однако увеличение удельной нагрузки на крыло привело к использованию в полете больших углов атаки для обеспечения необходимой маневренности и к более частым выходам на срывные углы атаки, при которых самолет сваливался на крыло и становился неуправляемым. Потребовалось применение механизации крыла - установка предкрылков для затягивания срывных режимов на большие углы атаки. Создание высотных двигателей и их освоение в серийном производстве, применение винтов изменяемого шага, которые давали возможность устанавливать лопасти в наивыгоднейшее положение в зависимости от режима и высоты полета, позволили конструкторам перейти к созданию скоростных маневренных истребителей.
Но в ходе конструирования самолетов-истребителей выявилось, что в одной схеме невозможно сочетать высокую горизонтальную скорость с хорошей маневренностью. Поэтому в тридцатые годы в отечественном самолетостроении параллельно развивались два направления создания истребителей: маневренных истребителей - бипланов и скоростных истребителей - монопланов. И надо сказать, истребители обоих типов успешно прошли боевую проверку в небе Испании, у озера Хасан и на реке Халхин-Гол в Монголии.
На одном из самолетов-истребителей И-15, построенных в 1933 г, конструкторским бюро, возглавляемым Н. Н. Поликарповым, был установлен мировой рекорд высоты полета, равный 14 575 м. Самолеты И-15, особенно их модификация И-153 "Чайка" с убирающимся шасси, находились на вооружении Военно-воздушных сил вплоть до Великой Отечественной войны. За период с 1933 по 1940 г. было построено 7000 самолетов И-15 и И-153.
Тот же конструкторский коллектив разработал скоростной истребитель И-16 - моноплан с низкорасположенным крылом. По своим аэродинамическим формам это был принципиально новый самолет - короткокрылый и тупоносый, Он обладал одновременно быстроходностью и маневренностью. Истребитель стал одним из первых в мире боевых самолетов, и именно на нем были установлены п применены в боевых условиях на реке Халхин-Гол шесть реактивных снарядов калибра 82 мм. Надо сказать, что очень изящным по аэродинамическим формам был и другой боевой истребитель Н. Н. Поликарпова - И-17, обладавший большой горизонтальной скоростью и вооруженный пушкой, стреляющей через винт. В. П. Чкалов так характеризовал этот факт: "Перейти с самолета И-16 на самолет И-17 - это все равно что с "Форда" пересесть на "Линкольн". На этой машине Чкалов много работал над управлением плоским штопором и выполнил несколько полетов на управляемый штопор. В 1936 г. самолет демонстрировался на Парижской авиационной выставке. В те годы Страна Советов только начинала представлять свою авиационную технику на международной арене. Пояснения по этому самолету на нашем стенде давал летчик-испытатель этой серии Валерий Павлович Чкалов.
При создании самолета И-16 все шло хорошо, и на испытаниях были получены данные, превышающие заданные, однако многих беспокоил вопрос о возможности выхода самолета из штопора. На созванном по этому вопросу совещании, в котором приняли участие В. С. Пышнов и А. Н. Журавченко, некоторые специалисты и летчики-испытатели отмечали, что есть еще неясности в поведении самолета при штопоре. Тогда Николай Николаевич обратился к В. П. Чкалову с предложением продемонстрировать на самолете выполнение штопора. Полет состоялся, и Чкалов выполнил на самолете штопор. Машина при этом была послушной. Ни у кого больше не осталось сомнений в том, что самолет И-16 можно вывести из штопора. Многолетняя практика применения самолетов в мирных и боевых условиях подтвердила это. В январе 1934 г. В. П. Чкалов достиг на самолете И-16 скорости 454 км/ч. На воздушных парадах в Тушино зрители с восхищением наблюдали за выполнением фигур краснокрылыми "пятерками", как их тогда называли, под командованием героев сражений в Испании и на реке Халхин-Гол И. А. Лакеева, А. К. Серова и летчиков-испытателей В. А. Степанчонка и С. П. Супруна.