Первый опытный И-153 оснащался двигателем М-25В. Самолет имел большой кок воздушного винта, жалюзи в передней части капота отсутствовали. Опытные ЦКБ-3тер, предсерийные и ранние серийные И-153 оснащались двигателем М-25В, применявшемся на И-152.

И-152

ЦКБ-3тер

Этот опытный ЦКБ-3тер, оснащенный двигателем М-25В испытывался в Жуковском. Самолет не имел жалюзи в передней части капота, воздухозаборник на верхней части капота отличается от того, который устанавливался на серийных И-153.

И-152ТК

Единственный И-152ТК, был построен в конце 1939 года. Это была попытка повысить высотные характеристики оригинального И- 152. Этот самолет был оборудован двумя турбокомпрессорами ТК-3, но из-за возросшего на 140 кг веса, его характеристики оказались неудовлетворительными, и проект был закрыт.

Кроме турбокомпрессоров И-152ТК имел и другие незначительные изменения. Так как вооружение на нем не устанавливалось, то отсутствовали и удлинительные трубы стволов пулеметов в передней части капота. Также был удален воздухозаборник на верхней части капота двигателя. Кок винта имел более коническую форму, чем на серийных И-152.

Большие выхлопные патрубки на бортах фюзеляжа были удалены, и можно сказать заменены турбокомпрессорами ТК-3, установленными с обоих сторон капота двигателя. С нижнего крыла были сняты бомбодержатели, на элеронах верхнего крыла установлены триммеры.

И-152 ДМ

И-152ДМ (дополнительная моторная установка) был оснащен парой прямоточных воздушно-реактивных двигателей ДИМ-2 подвешенных под нижним крылом. Этот прямоточный воздушно-реактивный двигатель, был разработан И. А. Меркуловым, имел диаметр 40 см, длину 1,5 м и вес 19 кг. Летные испытания, начатые в декабре 1939 года, продолжались до июня 1940 года. За этот период летчик П. Логинов выполнил, пятьдесят четыре испытательных полета. Запуск ДИМ-2 увеличивал максимальную скорость на 18-20 км/час. Однако когда ДИМ-2 не работали, из-за их значительного аэродинамического сопротивления, скорость самолета и другие летные характеристики существенно снижались.

Этот предсерийный И-153 проходил программу испытаний в Жуковском. Убирающееся в полете основные стойки шасси поворачивались на 90 градусов и складывались назад в ниши центроплана. Самолет не имел знаков национальной принадлежности.

И-152

И-152ДИТ-2

НТК – подфюзеляжный топливный бак

Один из лыжных И-152, испытывался с дополнительным топливным баком ПТБ, подвешенным по продольной оси фюзеляжа, между основными стойками шасси. Эта модификация далее не развивалась и серийные И-152 не имели узла подвески для подфюзеляжного бака.

И-152 ДИТ-2

В середине 1937 года, на Горьковском авиазаводе №21 была выпущена малая серия двухместных И-152 – ДИТ-2 (двухместный тренировочный истребитель). Вторая кабина для курсанта была размещена прямо перед старой пилотской кабиной. Запас топлива был сокращен из-за размещения дополнительной кабины. Самолет сохранил такую же длину как и обычный серийный истребитель.

В то время как серийные И-152 имели двигатель М-25В, на ДИТ-2 устанавливался двигатель М-25А мощностью 715 л.с. Стандартный И-152 имел в передней части капота регулируемые заслонки жалюзи, тогда как ДИТ-2 получил вместо них перед мотором М-25 большой, нерегулируемый воздухозаборник.

Летные характеристики ДИТ-2, в результате увеличения веса от установки второй кабины и снижения мощности двигателя ухудшились. Максимальный потолок составлял около 600 метров, меньше чем у стандартного И-152, а максимальная скорость – 362 км/час.

Вооружение было сокращено до двух пулеметов ИВ-1, демонтированы и подкрыльевые бомбодержатели, тем не менее, полная масса самолета, увеличилась на 52 кг, по сравнению с серийным И-152.

И-153 ранних производственных серий из 8-го истребительного полка Черноморского флота. Руль направления окрашен в желтый цвет, тактический номер «6» – красный. Это подразделение базировалось на аэродроме Кича, под Севастополем.

И-153 из 7-ого ИАП, базировавшегося под Ленинградом. На верхних поверхностях оригинальная камуфляжная оливково-зеленая окраски была дополнена черными полосами. Данный И-153 не имеет никаких тактических номеров.

Еще на раннем этапе гражданской войны в Испании пилоты, летавшие на истребителях-монопланах И-16, столкнулись с большими трудностями при борьбе в ближнем бою с чрезвычайно маневренными истребителями-бипланами Fiat CR.32. Пилоты итальянских истребителей использовали классическую тактику ближнего маневренного боя (так называемый «dogfight»), что ставило скоростные И-16 в невыгодное положение.

К тому же влиятельные группы в самих советских военно-воздушных силах тормозили радикальные перемены в тактике боевого применения истребителей, вытекающие из опыта использования моноплана И- 16 в Испании, и требовали продолжения разработки истребителей-бипланов.

Вопрос о том разработка какого истребителя будет проводиться в будущем стал темой обсуждения на заседании ЦК ВКП(б) на которое были приглашены представители ВВС, а также руководство авиационной промышленности. Значение этой встречи характеризуется тем фактом, что Сталин лично осуществлял контроль над дискуссией. В результате этой встречи была решено, что разработка истребителей-бипланов будет продолжена.