Um segundo protótipo foi concluído no final de 1940, com um Shvetsov M-82A de 14 cilindros, fornecendo 1,268 kW (1,700 hp). A fuselagem dianteira teve que ser redesenhada para acomodar o motor menor e o armamento foi revisado para compor três canhões sincronizados ShVAK de 20 mm. Os desenhos para esta instalação foram repassados para a Lavochkin e Yakovlev, que provaram ser muito úteis ao desenhar seus próprios caças utilizando o motor M-82, sendo mais notável o Lavochkin La-5. Um terceiro protótipo também foi construído, que utilizava o motor maior e mais pesado Shvetsov M-71, com 1.492 kW (2.000 hp). Os testes em voo de ambas estas versões foram interrompidas pela invasão alemã em junho de 1941 e todos os três protótipos, como toda a Polikarpov, foram evacuados para Novosibirsk.