Двадцать седьмого августа 1931 г. приказом по ВАО за № 265 ЦКБ было введено в состав ЦАГИ, а начальником ЦАГИ назначили Н.Е.Пауфлера. Последовала очередная реорганизация. В ЦКБ включили и конструкторские бригады ЦАГИ, ранее подчинявшиеся главному инженеру А.Н.Туполеву.
Новое задание бригады № 3 предусматривало разработку пассажирского самолета-разведчика Р-11, истребителя И-13. В кратком рабочем дневнике, который Поликарпов вел с сентября по октябрь 1931 г., по часам расписан ход работ над проектами.
Такие дневники он потом рекомендовал писать всем своим подчиненным, причем многие об их истинном назначении не догадывались. Один из старейших работников конструкторского бюро В.И.Тарасов рассказывал, как однажды в середине тридцатых годов он спросил Поликарпова:
« – Николай Николаевич, я знаю, что несколько лет тому назад Вы были репрессированы. Вы действительно были в чем-то виноваты или были кем-то оговорены?
После небольшой паузы Николай Николаевич ответил:
– Знаете, Василий Иванович, один скажет, другой подтвердит и Вы совершенно беспомощны.
– Значит, когда Вы просили меня в начале нашей совместной работе вести дневник, Вы думали об этом?
– Да, дневник тоже является документом».
Истребитель И-13 проектировался под отечественный двигатель М-32 жидкостного охлаждения. В том же 1931 г. было только выдано задание на его разработку. Это существенно осложняло процесс создания И-13.
Пока не назначили начальника ЦКБ, общим руководством деятельности занимался главный инженер ЦАГИ А.Н.Туполев. Он придерживался мнения, что конструкция опытных самолетов бригады №3 должна быть цельнометаллической. Поликарпов считал необходимым вести разработку самолетов смешанной конструкции. Кроме того, он протестовал против мелочной опеки со стороны Туполева в вопросах проектирования. Сказывался и груз их прошлых взаимоотношений. Назревал конфликт. Однажды в ноябре 1931 г. на совещании в кабинете Туполева во время обсуждения работ бригады №3 разговор дошел до высшей точки кипения. Самолюбивый Андрей Николаевич был буквально взбешен отказом Поликарпова вносить изменения, с которыми тот не был согласен.
Незамедлительно последовал приказ о смещении Поликарпова с должности начальника бригады №3. Ему поручили проверку проектов, анализ результатов статических испытаний что, безусловно, не соответствовало ни его квалификации, ни опыту. В написанных Николаем Николаевичем заметках несколькими скупыми словами дана оценка произошедшим событиям:
«Мои разногласия с Туполевым принципиальные, захват ЦАГИ, проверка проектов, проверка статиспытаний, жесткий контроль и безответственность. Наше переселение в ЦАГИ «для оздоровления». Перелом и гонения.
Зажим в ЦАГИ: смещение в ноябре 1931 года, снятие программы (разведчики и истребители), вынужденное безделье до июля 1932 года…».
В конце ноября 1931 г. начальником ЦКБ и одновременно заместителем начальника ЦАГИ стал С.В.Ильюшин. Николай Николаевич познакомился с Сергеем Владимировичем еще в 1919 г. на заводе «Дукс», куда красноармеец Ильюшин доставил захваченный у белых в районе Петрозаводска самолет Авро-504К, ставший прототипом учебного самолета У-1. Позже, в 1926- 1927 гг. они вместе работали в НТК ВВС, где Ильюшин возглавлял первую (самолетную) секцию. Они были друзьями и не случайно на столе в рабочем кабинете Ильюшина всегда стоял барельеф Поликарпова.
ВАО было преобразовано 29 декабря 1931 г. в Главное управление авиационной промышленности при ВСНХ СССР, с 10 января 1932 г. – при Народном комиссариате тяжелой промышленности, а с декабря 1936 г. – в Первое главное (авиационное) управление Наркомата оборонной промышленности.
В 1932 г. вошел в строй завод опытных конструкций (ЗОК) ЦАГИ. 25 мая 1932 г. был образован Сектор опытного строительства (СОС), включавший в себя ЗОК, ЦКБ, отдел эксплуатации и летных испытаний, ряд других подразделений. Его начальником и заместителем начальника ЦАГИ был назначен Ильюшин, а Туполев – заместителем по конструкторскому отделу.
Ильюшин старался помочь опальному Поликарпову. Когда 4 мая начальник ЦАГИ Н.М.Харламов издал приказ о слиянии бригад № 3 и № 4 в одну – бригаду № 3 (начальник П.О.Сухой), по предложению Ильюшина на должность заместителей начальника назначили Поликарпова и Г.И.Бертоша.
По плану к середине 1933 г. бригада должна выпустить на испытания истребитель-полутраплан И-13 с двигателем жидкостного охлаждения М-32 и истребитель-моноплан И-14 с двигателем воздушного охлаждения М-38, который еще только разрабатывался.
С конца 1931 г. работы по И-13 велись довольно вяло. Двигатель М-32, несмотря на перспективные характеристики, строился долго. Его первые стендовые испытания возобновили интерес к И-13. Согласно расчетам, самолет при взлетном весе 1450 кг должен развивать максимальную скорость 358 км/ч на высоте 5000 м. Предполагалось, что он будет вооружен четырьмя пулеметами и оснащен радиостанцией.
Павел Осипович Сухой сконцентрировал свои усилия на разработке истребителя-моноплана И-14 с убирающимся шасси и максимальной скоростью около 380 км/ч. Николай Николаевич высказал свои соображения по самолету, но понимания не встретил.