Следующая конфигурация «Звена» называлась «Звено-Авиаматка», и включала в себя носитель ТВ-3-4М-17Ф с двумя И-16, подвешенными под крылом с каждой стороны и два И-5 укреплённых сверху крыла. Во время первого испытательного полета 20 ноября 1935 года под фюзеляжем, в передней его части, был подвешен еще истребитель И-Z, который перед посадкой «Авиаматки» был выпущен в полёт и произвёл самостоятельную посадку.
Система «Звено» не вызвала больших проблем, как с подвешенными самолётами при взлёте, так и при отстыковке их в воздухе, единственный минус состоял в том, что иногда при неправильной отстыковке, колёса истребителей оставляли вмятины на гофрированной поверхности крыла носителя.
Опытный ЦКБ-3, установленный на лыжи. Это было сделано, чтобы не задерживать летные испытании. Самолет оснащен оригинальным американским звездообразным двигателем воздушного охлаждения WrigItt SGR-1820 F-3 Cyclone мощностью 630 л.с. и американским воздушным винтом Hamilton-Standard.
Первый прототип ЦКБ-3 был оснащен вагинальным американским звездообразным двигателем воздушного охлаждения Wright SGR-1820 F-3 Cyclone. Самолет имел два небольших каплевидных обтекателя на нижнем крыле с правого борта, они характерны для опытных и предсерийных самолетов.
В ходе первой пятилетки, тяжелая промышленность в Советском Союзе была модернизирована, а вернее сказать создана заново и продолжала удивлять мир своим бурным ростом. За счет промышленного скачка в 1931 году уровень производства достиг показателей 1913 года. За короткий период времени Сталину удалось благодаря рациональной организации труда и нещадной эксплуатации рабочих, добиться увеличения выпуска самолётов, даже при недостатке квалифицированных рабочих рук.
29 октября 1929 года банкротилась Нью- йоркская Фондовая биржа, погрузив Америку в глубокую экономическую депрессию. На улицы было выброшено около пятнадцати миллионов безработных. Не многим лучше была экономическая ситуация и в других западных странах, только Советский Союз был исключением, что подтверждало высказывания Сталина о неминуемом крахе капиталистического мира.
Но в Советском Союзе, по-прежнему, не хватало специалистов, и он нуждался в западных технологиях, чтобы еще улучшить свои и без того высокие промышленные показатели. В свою очередь, депрессия ослабила экономику Соединенных Штатов и Европы. В результате, множество американских компаний видело в Советском Союзе перспективный экспортный рынок и искало коммерческие связи с СССР.
В 1930 году на заводе «Авиаработник» ( ГАЗ-39) было организовано ЦКБ (центральное конструкторское бюро). К осени 1931 года над разными проектами в нём работало приблизительно 500 человек. Однако из-за неопытности, слишком большой рабочей нагрузки и других факторов, надежды Сталина на быструю разработку новых конструкций самолетов не были реализованы. В результате, в 1932 году ЦКБ был реорганизован. Система централизованного планирования, заменялась системой отдельных проектных групп – бригад, которые имели собственную специализацию по различным типам самолётов. Руководителем ЦКБ был назначен Ильюшин. Поликарпов руководил вновь сформированной «второй бригадой» специализировавшейся на проектировании истребителей.
ЦКБ-3, окрашенный полностью в оливково-зеленый цвет без национальных опознавательных знаков. Единственная маркировка на этом самолете – красная звезда в белом круге с черными цифрами «39» и «3», нанесенная на руле направления.
Предсерийный И-15, окрашенный полностью в темно-оливковый цвет, сфотографирован в испытательном центре в Жуковском. Два небольших каплевидных обтекателя на нижнем крыле с правого борта имелись только на прототипах и предсерийных машинах, на серийных самолетах они были удалены.
Новые проекты самолетов начали появляться уже в конце 1933 года. Обозначение для множества спроектированных здесь самолётов составлялось следующим образом – сокращение «ЦКБ» и определенный номер (номер бригады), хотя позднее руководитель проекта/бригады мог уже возглавлять и собственное ОКБ.
В 1933 году, вскоре после начала производства на заводе Г АЗ-21 истребителей И-5, проектная бригада Поликарпова начала разработку его преемника – истребителя И-15.
В 1932 – 1933 гг. советские представители провели переговоры с американской фирмой Curtis-Wright. Результатом стало приобретение моторостроительного завода со всем оборудованием и лицензии на производство двигателей Wright SGR-1820 F-3 Cyclone мощностью 625 л.с. Под эти двигатели и был заказан Поликарпову новый истребитель.
Мощность «Райт-Циклона» составляла 625 л.с., что было почти на пятьдесят процентов больше, чем у двигателя М-22 (480 л.с.). М-22 был копией британского двигателя «Bristol Jupiter». Диаметр Wright SGR- 1820 F-3 Cyclone был меньшим, чем у М- 22, но весил он на 72 кг больше.
При помощи высококвалифицированных специалистов из Центрального Аэрогидродинамического института (ЦАГИ), советские авиаконструкторы были способны разрабатывать самолеты с прекрасной аэродинамикой, фактически их проекты были одними из наиболее передовых в мире на то время. Flo слабым местом советской авиационной промышленности 30-х годов являлось то, что в ней использовались иностранные двигатели. Все советские авиадвигатели, производящиеся в тот период, являлись лицензионными версиями французских, британских или американских оригиналов.
Вместо традиционного прямого верхнего крыла, как у биплана И-5, у нового проекта истребителя, Поликарпов применил крыло типа «чайка». Этот проект крыла был разработан впервые, во-первых чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление верхнего крыла и создать аэродинамическую интерференцию с фюзеляжем а, во- вторых, предоставить пилоту лучший обзор вперёд и вверх.
Крыло изготавливалось из сосны, как и на И-5, часть конструкции в месте сочленения крыла «чайки» и фюзеляжа была сделана из хромомолибденовой стали и алюминиевого сплава. Фюзеляж собирался из труб (хромомолибденовая сталь) сваренных между собой, передняя часть имела обшивку из листов дюралюминия, которая имела меньший вес, по сравнению с обшивкой на И-5. Хотя новый двигатель был тяжелее, чем М-22, первый прототип ЦКБ-3 имел пустой вес стандартного серийного И-5. Крыло типа «чайка» снижало нагрузку на крыло, тем самым существенно улучшая его характеристики.
Первый прототип нового истребителя получил обозначение ЦКБ-3. На нём стоял винт «Hamilton-Standard». В Советском Союзе, двигатель Wright SGR-1820 F-3 Cyclone именовался как, РСФ-3.
Вооружение ЦКБ-3 состояло из четырех синхронизированных пулемётов ПВ-1, калибра 7,62 мм, с прицелом ОП-1. На самолёте имелась возможность установки четырех бомбодержателей под крылом. Первый полёт был совершён в 23 октября 1933 года под управлением летчика-испытателя Валерия Павловича Чкалова.
18 ноября колеса на опытном истребителе заменили лыжами от самолета И-Z, а спустя пять дней произошла авария. 23 ноября 1933 года перед участниками Пленума Реввоенсовета проводили показательные полеты. В тот день на ярко-красном истребителе ЦКБ-3 в воздух поднялся Валерий Чкалов. Во время длительного пикирования со скоростью около 400 км/ч сорвалось ушко крепления растяжки левой лыжи, из-за чего лыжу развернуло поперек набегающего потока. Случай в те времена не редкий. Шансов на благополучное приземление не было. Самолет на посадке перевернулся, Чкалов не пострадал, но машина оказалась разбита.
В декабре 1933 г. подготовили второй опытный экземпляр ЦКБ-3, на котором летные испытания продолжились. Установленный на лыжи самолет развивал максимальную скорость у земли 324 км/ч, а на высоте 3000 м – 350 км/ч. Скороподъемность на высоту 5000 м составила 6,2 мин., время випажа всего 8 сек.
Члены наземной команды обслуживания помогают пилоту иного предсерийного И-15 (красный «3») подготовиться к полету. Тактический номер имел топкую белую обводку, национальные знаки имелись только на бортах фюзеляжа. Красные звезды знаков раннего стиля – с небольшим черным кругом, вписанным вовнутрь красной звезды.
Тем временем работы над опытной машиной продолжались. С целью повышения путевой устойчивости на ней увеличили площадь вертикального оперения. Несколько изменили форму кольца Тауненда, прикрывающего двигатель. В таком виде ЦКБ- 3 весной 1934 года направили для продолжения испытаний на аэродром Качинской летной школы под Севастополем.
Полеты в Каче начались 26 марта 1934 года и продолжались в течение месяца. В апреле, пользуясь хорошей крымской погодой, провели полные эксплуатационные испытания ЦКБ-3. Летчики-испытатели выполнили около 2100 фигур высшего пилотажа.и совершили 520 посадок.
