Вольным инженером возглавил Поликарпов конструкторскую бригаду № 3 ЦКБ, которое в августе 1931 г. подчинили ЦАГИ. Там Поликарпову пришлось отстаивать свои взгляды на проектирование самолетов, не всегда совпадавшие с мнением руководства ЦАГИ, в частности А.Н. Туполева — два таланта редко думают одинаково, В результате возникшего конфликта в ноябре 1931 г. Николай Николаевич был смещен с должности начальника бригады № 3 и занялся решением второстепенных вопросов.

Однако в конце года начальником ЦКБ и заместителем начальника ЦАГИ стал СВ. Ильюшин, с которым Поликарпов был знаком по совместной работе на заводе "Дукс". В мае 1932 г. бригаду № 3, получившую задание спроектировать истребитель-моноплан И-14, возглавил П.О. Сухой. Поликарпов стал его заместителем и занялся разработкой подстраховочного варианта — истребителя-полутораплана И-14 а впоследствии получившего обозначение И-15. Машину построили в октябре 1933 г. Она показала выдающуюся маневренность: время виража — 8 сек. "Это был очень легкий по весу, исключительно хорошо управляемый самолет, обладавший поразительной способностью устойчиво держаться в воздухе едва ли не в любом положении…", — писал об И-15 заслуженный летчик-испытатель М.Л. Галлай.

(1) В данном случае ИЛ-400 означает "истребитель с мотором "Либерти" в 400 л. с".

И-16

В конце 1932 г. конструкторскую группу Поликарпова развернули в бригаду № 5, и Николай Николаевич в инициативном порядке занялся разработкой истребителя-моноплана И-16 с убирающимся шасси и скоростью более 400 км/ч. Самолет должен был иметь минимальные размеры (длина около 6 м, размах крыльев — 9 м), закрытую кабину, двигатель под кольцом Тауненда.