一架在机场上被击毁的伊-16（10型或17型）
后来，TsKB-29还对罗马尼亚的一些港口、炼油厂和德军集结地进行了攻击，但由于敌方的防空火力显著增强，危险性越来越大，这种组合逐渐销声匿迹了。
1939年，GAZ-19制造厂开发出了具有强大动力的“雪维索夫”M-62发动机，新发动机使用了两段增压，以额外增加46公斤重量的代价获得了1*800/920马力的功率，并保持了和M-25V相当的尺寸，M-62首先安装在一些伊-16-10型的机身上并且使用了AV-1调距螺旋桨，随后装备这种发动机的伊-16被编号为18型。18型的外型特点还有在发动机整流罩顶部开有一个新的进气口，在壁侧下方的排气口由一个单独的大排气口变成一对并排的小排气口。由于使用了功率更强的发动机和较为先进的螺旋桨推进器，18型的速度和升限都获得了可观的增长，飞行稳定性也比以往型号有所增强。唯一的问题是油耗增加了，这使原本计划为高速轰炸机护航的任务很难完成。但不久设计师们就在伊-16-20实验型上用外挂油箱的办法解决了这个问题。伊-16-20型装有两个外挂油箱飞行范围从800公里增加到了1200公里，20型并没有作为一种批量生产型号，但外挂油箱的技术用在了18型和以后的24、29型上。
1939年，随着M-62的使用（之前的用10型机体的18型只作为一种过渡型存在）,新的伊-16-24型对机体结构也进行了一些加强，而且对机翼的坚固性要求也更为严格。在外观上与以往的伊-16的区别，就是在机身右舷后部上多了一个检修舱门。这时的24型大都装备了M-62的改进型M-63发动机，但是伊-16-24型新增加的重量几乎抵消了新发动机所增加的动力。所有的24型大都要在机翼上挂载油箱，因为M-63的耗油量使24型的航程只能达到440公里。
1939年的伊-16-27型作为攻击机替换了17型的生产，27型的武装基本与17型相同，只不过换装了M-62发动机，并对机体结构进行了加强。
