Тем временем шло совершенствование И-15. Прежде всего, требовалось повысить путевую устойчивость. Сначала для этого попробовали увеличить площадь вертикального оперения. Поперечное «V» крыльев уменьшили с 3’до 45”. В результате явление неустойчивости по курсу переместилось со скорости 200 км/ч до значений 270-280 км/ч. При проведении дальнейших испытаний перед козырьком кабины и на фюзеляже за головой пилота приклеили полоски ткани, которые подтвердили предположение, что сочетание верхнего центроплана типа «чайки» с козырьком пилота образует завихренную зону, возрастающую при увеличении скорости. По этой причине специалисты НИИ ВВС рекомендовали отказаться от принятой схемы И-15 и построить самолет с традиционным центропланом. В середине 1934 г. командование ВВС настояло на том, чтобы руководство Главного управления авиапромышленности включило в план своих работ создание И-15 с нормальным центропланом (без «чайки»). Соответствующее задание получил Поликарпов.
Модифицированный истребитель изготовили на авиазаводе № 39 в начале 1935 г. Самолет получил обозначение ЦКБ-3 N9 7 (№ 33907). На нем установили привычный бипланный центроплан с усиленными стальными стыковыми нервюрами. Крепление к фюзеляжу осуществлялось И-образными стойками. Изменилась проводка управления элеронами, сами элероны были усилены для уменьшения вибраций. Кроме того, двигатель М-25 оборудовали коллектором выхлопных газов и инерционным самопуском.
Заводские испытания ЦКБ-3 № 7 начались в марте 1935 г. Летали Чкалов, Коккинаки, Николаев. Летные характеристики самолета в основном остались на прежнем уровне. Несколько снизилась скороподъемность, максимальная скорость составила 367 км/ч на высоте 3000 м, что соответствовало максимальной скорости самолета с «чайкой». Время виража на высоте 1000 м увеличилось и составило 9,36 с. Однако главная цель считалась достигнутой, о чем свидетельствовали заключения летчиков-испытателей. Так, В.П. Чкалов отмечал, что «самолет ЦКБ-3 с нормальным центропланом во многом превосходит самолете «чайкой». В.К. Коккинаки писал: «Устойчивость пути самолета можно считать полностью достигнутой. При определении устойчивости замечено, что вертикальное оперение самолета имеется с большим запасом, чего не было на самолете с «чайкой»... Несколько изменилось зрительное впечатление о маневренности благодаря тому, что капоты от кабины летчика до мотора имеют прямую линию и поэтому нос кажется удлиненным. При полученных данных скорости, скороподъемности, маневренности и хорошей устойчивости пути, которой добились, применив нормальный центроплан, считаю необходимым в дальнейшем прекратить постройку самолетов с «чайкой».
