Другие два экземпляра в 1940 г. направили в район Севастополя. В дальнейшем они участвовали в боевых действиях. Известно, что два ДИТ использовались в качестве разведчиков и корректировщиков артогня на Южном фронте в районе Новороссийска в 1942-43 годах. Согласно воспоминаниям очевидцев, они были окрашены мелкими пятнами песочного цвета.
В связи с освоением двигателя М-62 мощностью 800 л.с., в 1939 г. часть И-15бис решили оснастить такими моторами. Кроме построенных на заводе № 1 двадцати семи И-15бисМ-62, предполагалось непосредственно в частях производить замену М-25В на новые двигатели.
В ходе испытаний опытного И-15бис № 5237 удалось получить некоторое улучшение летных характеристик, в частности, максимальная скорость на высоте 4200 м составила 400 км/ч. Летали летчики А.Ф. Тамара (начальник ЛИС завода № 1), к-н К.К. Коккинаки (младший брат Владимира Коккинаки), Б.А. Туржанский, А.И. Залевский. 16 мая 1939 г. эта машина, пилотируемая комбригом Залевским, была разбита у станции Новосельцы, в 15 км от Лобни (под Москвой). Причина оказалась банальной — самолет забыли дозаправить перед повторным вылетом.
Еще один И-15бис М-62 № 5739 проходил эксплуатационные испытания с 13 января по 22 марта 1940 г. Летали А.И. Залевский от завода № 1 и Федрови от НИИ ВВС. Одной из задач при этом являлось испытание М-62 до полного износа. На самолете совершили 479 взлетов и посадок, выполнили 2053 фигуры высшего пилотажа.
В начале 1930-х годов достаточно большой интерес вызывали прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД). Первые советские ПВРД построил инженер И. Меркулов. Летом 1939 г. он предложил использовать их в качестве дополнительной силовой установки для увеличения максимальной скорости истребителей с поршневыми двигателями. В качестве горючего предполагалось использовать авиационный бензин из основного бака, «прямоточки» поэтому назывались «дополнительными моторами» (ДМ).
Первый такой двигатель, получивший обозначение ДМ-1 (диаметром 240 мм), прошел стендовые испытания во второй половине 1939 г. В сентябре изготовили более мощные двигатели ДМ-2, длина их составляла 1500 мм, максимальный диаметр 400 мм, диаметр выходного сопла 300 мм. Весил двигатель вместе с элементами крепления всего 19 кг. После успешных испытаний в аэродинамической трубе ДМ-2 установили под нижними плоскостями истребителя И-15бис. Хвостовую часть самолета во избежание загорания в воздухе обшили металлическими листами.
