СИЛОВАЯ УСТАНОВКА. Двигатель на всех модификациях — 9-цилиндровый (М-22, М-25, М-62, М-6З). Винт-двухлопастный, фиксированного шага, начиная с И-16 тип 18 — изменяемого шага (ВИШ-6А или АВ-1). Капот — начиная с типа 5, имел регулируемые жалюзи на входе. Для выхода воздуха в капоте имелись продолговатые отверстия, в которые были направлены выхлопные патрубки (8 отверстий на типах 5 и 6, некоторых сериях типа 10, 6 отверстий — на последних типах и 7 — на типе 29).

ВООРУЖЕНИЕ на всех модификациях, кроме типа 29, состояло из центропланных пулеметов ШКАС калибра 7,62 мм. Начиная с типа 10, над мотором устанавливались еще два синхронных ШКАСа, а центропланные ШКАСы на типах 17, 27 и 28 были заменены пушками ШВАК. Впервые пушки ШВАК устанавливались на типе 12, но в дополнение к центропланным пулеметам. На типе 29 оружие в центроплане отсутствовало, а под мотором располагался пулемет БС калибра 12,7 мм. На некоторых сериях последних типов под консолями монтировались 6 направляющих для реактивных снарядов РС-82, а на гаргроте — фотокинопулемет. Отдельные самолеты выпуска 1940 г. оборудовались радиостанцией РСИ-3.

ОКРАСКА И-16 была разнообразной, в т. ч. камуфляжной, но обычно самолет имел светло-голубой цвет снизу и защитный зеленый цвет сверху.

Конструкция И-180

В основном конструкция И-180, кроме И-180-3, аналогична И-16. На всех модификациях, в том числе и на первых серийных машинах, кабина была открытой. В 1940 г. И-180-3 и последние выпущенные серийные самолеты дорабатывались под установку фонаря кабины со сдвижной назад крышкой.

КРЫЛО И-180-3 имело конструкцию, предусмотренную в первом варианте эскизного проекта. Полки лонжеронов — тавры из стали З0ХГСА, стенки — листовой дюраль. Нервюры и обшивка-из листового дюралюминия. На первом прототипе крыло имело меньший размах и площадь, увеличенные начиная с И-180-2. После первого этапа испытаний И-180-3 консоли крыла имели увеличенное с 3°30′ до 6°30′ поперечное "V", что предусматривалось и на серийных машинах. На втором этапе испытаний И-180-3 оснащался горизонтальным оперением с увеличенным до 4,3 м размахом, но позже от этого отказались.

ШАССИ — пирамидального типа, с уборкой и выпуском от пневмосистемы. В процессе серийного производства на варианте И-180Ш были внедрены балочные стойки шасси. Хвостовое колесо — убирающееся, но из-за недоведенности механизма уборки часто фиксировалось в выпущенном положении. На серийных машинах предусматривалась установка увеличенного хвостового колеса (300x125), для чего хвостовой обтекатель фюзеляжа был удлинен, и общая длина серийного самолета стала равной 7,0 м.

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА. На всех модификациях И-180, кроме И-180-2, устанавливался мотор М-88Р мощностью 1000–1100 л.с. с двухскоростным нагнетателем. На И-180-1 маслорадиатор был кольцевым, установленным перед двигателем, воздухозаборники нагнетателя располагались в торцах центроплана. На И-180-2 (мотор М-87А, потом М-87Б) маслорадиатор сначала располагался под капотом, а воздухозаборники нагнетателя — в торцах центроплана. На втором этапе испытаний маслорадиатор стал кольцевым (как на И-180-1), а воздухозаборник нагнетателя установили под капотом.

ВООРУЖЕНИЕ первого и второго экземпляров состояло из четырех синхронных пулеметов ШКАС (два в центроплане и два над мотором). На И-180-3 и в серии — из двух пулеметов ШКАС и двух БС, устанавливавшихся на лафете за мотором. Вся силовая группа с вооружением крепилась к фюзеляжу в четырех точках, что повышало производственную и эксплуатационную технологичность. Кроме перечисленных, были разработаны следующие проекты модификаций: И-180-1 с пушечным вооружением; И-180-1 с ТК; И-180-1 штурмовик; И-180-3 с ТК (И-184); И-180 эталон 1941 г. (Е-5); И-180 (Е-6). На двух последних модификациях планировалась установка новых вариантов мотора М-88: безредукторного М-88А М-89 (1330 л.с.) и М-89 с непосредственным впрыском (1560 л. с)

Фюзеляж — деревянный полумонокок, выклеенный из березового шпона. Внутренний набор — 4 лонжерона и шпангоуты (рамы). Киль составлял одно целое с фюзеляжем. И-185 М-82А и И-185 М-71 (эталон) имели несколько удлиненный фюзеляж с меньшим миделем. Фюзеляж И-187 (И-188) имел те же габариты и пониженную заднюю часть под каплевидный фонарь.

Фонарь И-185 состоял из неподвижного гнутого козырька и сдвигающейся назад средней части. Предусматривалась установка прозрачной брони толщиной 60 мм. В серии предусматривался козырек с плоскими гранями, с бронестеклом, крышка фонаря имела аварийный сброс. На И-187 весь фонарь (кроме козырька) был сдвижным.

Крыло — цельнометаллическое, двухлонжеронное, состояло из центроплана и отъемных консолей. Полки лонжеронов и силовых нервюр — таврового сечения из стали З0ХГСА, стенки. из листового дюраля. Профиль крыла — НАСА-230 с относительной толщиной 14 % у корня и 8 % у конца. Механизация крыла состояла из посадочных щитков (отклонялись на 60°) и автоматических предкрылков. Угол установки крыла — 1°30` Поперечное "V" крыла по плоскости хорд: 0°35′ — центроплан; 7° — консоли. Крыло И-187 имело отличия, связанные с установкой маслорадиаторов в центроплане и крыльевых пушек.

Оперение — свободнонесущее, стабилизатор и рули имели дюралевый каркас. Обшивка стабилизатора — листовой дюраль, рулей (как и элеронов) — полотняная.

Шасси — одностоечное, убирающееся, с воздушно-масляной амортизацией. Колеса 700x220 мм (на И-185 М-71 (эталон) и И-187 — 650x200 мм), с пневматическими тормозами. Костыль — самоориентируюшийся, с пневматиком 300x125 мм, автоматически стопорящийся перед взлетом. Уборка и выпуск шасси (включая костыль), управление тормозами и посадочными щитками — от пневмосистемы.

Двигатель крепился к раме № 1 фюзеляжа на 8-мистержневой мотораме, сваренной из стали З0ХГСА. В ее конструкцию органически входили лафеты для пушек.

Винт — трехлопастный АВ-5-119 (диаметр 3200 мм) — на И-185 или АВ-5-118А (диаметр 3400 мм) — на И-187.

Бензосистема включала три бака: основной протестированный (500 л) — в фюзеляже и два по 75 л — в (центроплане. На И-187 емкость основного бака была увеличена до 540 л.

Маслорадиаторы размещались: на И-185 — кольцевой перед двигателем, позже — в туннеле под фюзеляжем, на И-187 — в центроплане. Емкость маслобака на И-185 — 60 л, на И-187 — 70 л.

На И-187 предусматривались оригинальные профилированные наклонные жалюзи между коком винта и передним кольцом капота, отклоняемые к оси двигателя синхронно со створками выпуска воздуха. Выхлопные патрубки — реактивно-эжекторные. Предполагалось применение моторов М-71Ф с редукцией 9/16 вместо 11/16 и М-90, позже М-95 (вариант получил обозначение И-188 М-90/95).

Вооружение первых экземпляров И-185 состояло из двух 12,7-мм пулеметов БС и двух 7,62-мм пулеметов ШКАС. В дальнейшем устанавливались три пушки ШВАК с общим боезапасом 500–520 снарядов на И-185 М-82А и 500–560 снарядов на И-185 М-71 (эталон) — 250 снарядов на центральную пушку, 140 — на левую и 170 — на правую. Вооружение И-187 четырехпушечное: две синхронные с боезапасом по 200 снарядов на пушку и две крыльевые с боезапасом по 120 снарядов. И-185 был единственным советским истребителем, способным поднять 500 кг бомб (2x250 кг) или реактивных снарядов РС-82 под консолями крыла.