蘇德戰爭爆發初期，蘇軍的戰鬥機和德軍相比落後不少，其中伊15作為老款雙翼機，在性能遠遜於德國空軍戰鬥機的情況下，卻肩負起了空中抵抗納粹侵略者的重任。
伊15機僅次於I-16戰鬥機，因為其曾經參與西班牙內戰和抗戰，伊15還有個叫“塌鼻子”的綽號。實際上該機在航空史上是重要的里程碑，創下了每小時440公里雙翼機的最快記錄。衛國戰爭爆發後，蘇聯空軍的伊15-3堅持戰鬥到1943年。
當時中國和蘇聯簽訂了互不侵犯條約，從1937年10月到1939年9月，蘇聯向中國空軍援助了985架飛機，其中伊15(主要是伊15-2)347架。在抗日戰爭初期的空戰中I-15系列和日軍的早期戰鬥機性能不相上下，在抗擊轟炸機方面還卓有成效。
而伊16蘇聯於1933年開始設計，1934年2月18日進行試飛，1935年伊16-4型在紅場紀念五一國際勞動節的群眾集會上首次露面，編隊飛過紅場上空。
隨後，伊16-4型生產了約400架，開始裝備蘇聯紅軍。1937年底，伊16-10型開始生產。10型在機頭增加兩挺ShKAS機槍，在飛行員座位後背增加8mm厚的裝甲板，可以抵禦12.7mm機槍的攻擊，使用功率更大的M-25V發動機。
伊16作為二戰蘇聯空軍的戰鬥機，也一直使用到1943年，後來部分10型改為聯絡機或高速偵察機，並使用到1944年。
1937年，第一批伊16-5戰鬥機進入中國，同年11月2日，中國王牌飛行員高志航奉命接收一批伊16戰鬥機，然後由其本人率機組飛抵河南周家口，因為天氣惡劣原地待命。同年11月21日，高駕駛伊16戰機準備出戰11架日本轟炸機群時，被日軍戰鬥轟炸機擊中壯烈殉國。
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