Для подготовки летчиков на истребители второй мировой войны И-16 необходим был соответствующий самолет. Им стал советский учебно-тренировочный истребитель УТИ-4, на которых пилоты проходили обучение даже после окончания войны - 1946 года. Кроме того, на базе УТИ-4 был создан боевой вариант - самолет УТИ-4Б тип 15, который по многим характеристикам превосходил исходный И-16.
Поликарпов УТИ-4 (И-16 тип 15) - двухместная учебно-тренировочная версия истребителя И-16
Наиболее массовым вариантом И-16 являлся учебно-тренировочный истребитель УТИ-4. За время серийного производства было построено около 3400 самолетов данного типа (в различных источниках это число несколько отличается, возможно, приведенная ниже таблица несколько прояснит ситуацию). На самолет УТИ-4 устанавливались двигатели М-25А и М-25В, машина конструктивно во многом повторяла И-16 тип 5 без вооружения. УТИ-4 использовался для переучивания летчиков в Испании и Китае, а подготовка советских летчиков на этих самолетах продолжалась вплоть до 1946 года.
По причине отсутствия пулеметов, на центроплане не было люков для их обслуживания. Элероны увеличенного размаха, механизм дифференциального опускания на посадке не использовался, посадочные щитки не монтировались. Ручное управление самолетом и двигателем двойное. Подъемник шасси и механический указатель подъема шасси оборудованы в задней кабине. Поскольку радиостанции на УТИ-4 не было, то для связи между инструктором и учеником был предусмотрен стандартный переговорный аппарат, являвшийся системой трубок с раструбами.
Во время серийного производства УТИ-4 подвергался некоторым доработкам. Самолеты с двигателями М-25В имели патрубок маслорадиатора на лобовой части капота, шасси со шлицевой стойкой впоследствии заменили на шасси с двузвенником, костыль с резиновой амортизацией - на костыль с маслянопневматической амортизацией. Небольшие центропланные бензобаки емкостью по 39 литров каждый устанавливались, начиная с самолета №1521109. При этом общий запас топлива составлял 220 литров.
Перед самым началом Второй мировой войны, в августе 1939 года, были проведены испытания на дальность УТИ-4 со взлетным весом 1503 кг и 150 кг топлива (летчик Фролов, наблюдатель Михайлов, самолет №15210Ж81). При этом дальность полета самолета составила 420 км, полетное время 1 час 18 минут.
С 1 января 1939 года самолеты УТИ-4 стали выпускать с электрооборудованием для ночных полетов и неубираемым шасси. УТИ-4 с винтом АВ-1, лопасти которого постоянно устанавливались в фиксированное положение, прошел испытания летом 1940 года. Для воздушного винта диаметром 2,8 м с шириной лопасти 220 мм, опытным путем определили наиболее эффективный угол разворота лопастей - 32°. Такое положение являлось оптимальным при проведении учебных полетов, полетов по кругу и простого пилотажа.
К осени 1940 года учебные заведения ВВС насчитывали 1047 самолетов УТИ-4 М-25 и 22 УТИ-2 М-22, в авиации ВМФ было 129 УТИ-4 М-25 и 3 самолета УТИ-2 М-22. В 1939 году с целью увеличения выпуска самолетов в авиапромышленность передали некоторые предприятия из других отраслей народного хозяйства. Так, во владение НКАП поступил автосборочный завод "РАЗ" в Ростове-на-Дону, который ранее занимался сборкой нижегородских грузовиков. Заводу, получившему № 458, предстояло выпускать учебно-тренировочные истребители УТИ-4. В 1940 году в Ростов-на-Дону с авиазавода № 21 начала поступать техническая документация, оснастка и комплекты деталей для производства УТИ-4. В марте 1941 года был налажен полноценный выпуск самолетов. В помощь новому авиазаводу выделили Ростовскую фабрику имени Урицкого (изготовление фюзеляжей) и завод № 457 в городе Запорожье (шасси).
В начале Великой Отечественной войны авиазавод № 458 был эвакуирован в Баку, где производство УТИ-4 продолжилось. До эвакуации в Ростове-на-Дону было выпущено 310 УТИ-4, еще 146 самолетов подверглись капитальному ремонту. До конца 1941 года на новом месте построили 46 учебных самолетов.
Захваченные УТИ-4
Нажмите на фотографию, чтобы увеличить
Производство И-16 по типам согласно заводским отчетам:
В конце года в Баку подготовили модификацию И-16 - боевой вариант УТИ-4, получивший обозначение тип 15Б (боевой). Учебно-тренировочный самолет был доработан:
В центроплане установили два крупнокалиберных несинхронных пулемета Березина (БК).
Под крылом оборудовали шесть установок для реактивных снарядов РС-82 (по три с каждой стороны) и бомбодержатели для 50 кг бомб (по одному держателю с каждой стороны).
Для стрельбы и бомбометания в передней кабине устанавливался коллиматорный прицел ПБП-1А.
Задняя кабина в случае боевого применения закрывалась дюралевым колпаком.
УТИ-4
УТИ-4Б (Тип 15Б)
УТИ-4 (Тип 15)
Кликните на изображение для увеличения
Испытания боевого варианта УТИ-4 проходили на аэродроме 480-го авиаполка в Кишлы и в 266-м авиаполку в Шехикай в 60-ти километрах от Баку. В январе 1942 года отмечалось, что тип 15 Б по мощности вооружения превосходит все другие типы самолетов И-16, диапазон использования истребителя расширился, имеется возможность переоборудовать ранее построенные УТИ-4.
83 самолета УТИ-4 построили в Баку в 1942 году, точное количество УТИ-4 тип 15Б среди них не установлено. Далее завод № 458 был объединен с другими эвакуированными предприятиями.
Наиболее массовым вариантом 
Вторая Мировая война