波利卡波夫还在I-16的基础上，研制速度大大提高的I-180。除了采用更大功率的发动机外，I-16还采用了类似美国国家航空咨询委员会NACA整流罩一样的东西。NACA是国家航空航天局NASA的前身，他们在20世纪30年代研究出一种整流罩，不仅把星形发动机正面凹凸不平的表面遮挡住，还相当于发动机前的环形翼，提供一点升力，大大降低阻力，并把迎面气流向圆心集中，改善曲轴的冷却。不过这个罩子对整个发动机的冷却带来损失，遮挡在整流罩后的星形发动机必须用专用的冷却风扇辅助冷却，这样就损失了气冷简单的优点。在空中飞行的时候还好，着陆后自然的气流没有了，而发动机关掉后冷却风扇也停了，常常会导致发动机过热。德国的福克-沃尔夫FW-190采用了类似的发动机整流罩技术，其BMW801气冷发动机在初期就经常出洋相，刚着陆的发动机突然着火，所以德国空军的地勤人员索性在飞机着陆后，还没有停稳就直接把消防泡沫浇了上去，省得措手不及。
I-180比I-16更快，重新设计的机翼也使机动性有所改善，但I-180的性能依然远远不及Bf-109E或者“喷火”Mk5所代表的航空技术前沿。更糟糕的是， I-180的试飞出现了严重问题，接连坠机，牺牲了几个苏联最优秀的试飞员，包括深得斯大林器重的著名试飞员契卡洛夫。这正值大清洗的时候，间谍和破坏的嫌疑很快落到波利卡波夫的头上，还为此抓了几个人。波利卡波夫本人虽然得以幸免，但苏联空军对他失去了信心，本来奉他为神明的同行们对他失去了信心，他对自己也失去了信心。最糟糕的是，斯大林也对他失去了信心，在1939年把他支到德国去考察德国的航空工业，实际上把他从苏联战斗机设计的领导地位上拉了下来。波利卡波夫直到1944年在郁闷中去世也没有恢复过来，好在斯大林还是给了他几个奖章作为安慰。
从西班牙回国述职的苏联飞行员迅速将苏联战斗机的明显差距反映上去，西班牙内战中的苏联王牌斯捷潘 苏普隆、彼得 斯捷潘诺夫斯基等人直接写信给斯大林，严厉指责苏联航空工业的无能。苏联试飞员也通过种种渠道得以试飞包括Bf-109和美国P-35在内的先进战斗机，第一手经验表明了苏联战斗机惊人的差距。
苏联战斗机严重落后于时代，新型战斗机的研制又陷于失利，这最终惊动了斯大林。1939年2月，斯大林在克里姆林宫亲自主持了一次紧急会议，请来了有关人员，包括苏普隆、斯捷潘诺夫斯基等王牌飞行员，伊留申、波利卡波夫、雅克夫列夫等飞机设计师，克里莫夫、米库林等飞机发动机设计师，还有如卡冈诺维奇、莫洛托夫、伏罗希洛夫等军民有关领导部门的最高主管。会上除确认了苏联战斗机的差距外，还指出苏联航空工业的体制需要大规模改革。紧接着的第二次会议确认了一个问题：不能把所有的资源和希望寄托在一个设计局上，万一出现技术方向或者进度上的偏差，将很难弥补。会议决定，由各有设计能力的团队递交新型战斗机方案，择优录用，并在此基础上，组建新的飞机设计局。
1939年七八月间，原图波列夫和波利卡波夫设计局以及“在野”的多路人马纷纷提交设计方案，伊利亚 弗罗洛夫和阿里克谢 波洛夫科夫、彼德 格鲁辛、亚历山大 雅克夫列夫、谢尔盖 科兹洛夫、谢苗 拉沃奇金、弗拉德米尔 戈布诺夫、米哈伊尔 古德科夫、米哈伊尔 帕希宁、弗拉德米尔 佩特里亚科夫、帕维尔 苏霍伊、弗拉德米尔 谢夫钦科等团队都各显身手。
波利卡波夫在失意前也没有闲着。他偏好气冷星形发动机，自然大力向苏联空军推荐正在研制中的I-180。当发动机设计师米库林研制成功新型的AM-37水冷发动机时，原本准备采用的图波列夫轰炸机中途换马不用AM-37了，因为发动机还没有过关，也有超重的问题。米库林不甘放弃，转向波利卡波夫的设计局试探。波利卡波夫尽管依然心仪气冷星形发动机，但对AM-37的高空高速性能很感兴趣，于是指令格列维奇等人开始以AM-37为动力的K计划。
这时节，和波利卡波夫设计局挂钩的沃努科沃飞机厂面临生产断档的问题。厂长帕维尔 弗罗宁和总工程师彼德 德缅蒂耶夫（在1954年官拜航空工业部长，任期长达24年，是20世纪50～70年代苏联航空工业的决定性人物）开始寻找接替的产品。开始时，正在设计中的雅克夫列夫的雅克-1很有希望，但1939年11月间，一个8人委员会决定采用K计划为生产基准。12月8日，以K计划团队为基础，组建新的设计局，米高扬被任命为总设计师，格列维奇为副总设计师，沃努科沃为挂钩飞机厂。米高扬出于对格列维奇的敬重，坚持将米高扬和格列维奇的名字并列，这就是米格的名字的来历。与此同期，雅克夫列夫和拉沃奇金的方案也入选，组建了各自的设计局。
在20世纪二三十年代，图波列夫和波利卡波夫的设计局是苏联最主要的两个设计局，图波列夫设计局主持轰炸机、运输机等大型飞机的设计，波利卡波夫设计局主持战斗机和********的设计。但苏联还是有一些小设计局的，如佩特里亚科夫、格里戈罗维奇、阿肯杰尔斯基、米亚西斯切夫等人的设计局，甚至雅克夫列夫也有一个设计局。但这些设计局不像图波列夫和波利卡波夫的设计局那样有实际上固定的挂钩飞机厂和几乎保证的设计任务，而是更接近于按任务或项目组建的临时设计团队。然而，这一次米格、雅克夫列夫、拉沃奇金都是直接升格为正式设计局，获得正式编号，如米格设计局编号为155设计局，雅克夫列夫设计局为115设计局，拉沃奇金设计局为301设计局，都有飞机厂挂钩。
米格的正式写法是MiG，中间的“i”是俄文中“与”的意思。有意思的是，米格设计局是苏联历史上唯一以两个人的名字命名的设计局，但米格设计局不是唯一的由两个甚至更多主要人员组成的设计局。拉沃奇金设计局在一开始是拉沃奇金、戈布诺夫、古德科夫三人合组的，所以早期的战斗机以拉格（如La-GG-9）命名，但设计局只挂了拉沃奇金的名字。
不过，这时的米格设计局在名义上还是挂在波利卡波夫设计局的名下，算是个“二级”设计局，还没有自立门户。波利卡波夫原先手下的人马面临选择，是跟着米高扬拉出去，还是留下来跟波利卡波夫干。结果40%的人跟着米高扬走了。留下的人在波利卡波夫设计局最后解散时，被拉沃奇金拉走了。设计局被肢解对波利卡波夫的打击是灾难性的，但这时候他已经回天乏力了。
有意思的是，在米高扬还在I-153项目担任副总的时候，总师阿里克谢 卡列夫就代表沃努科沃飞机厂的厂长弗罗宁示意米高扬分出来单干，但米高扬没有同意，强调自己经验不足，手头的工作也推不开。不过说他真的那么谦虚也不见得，连三顾茅庐都不需要，只要两顾就可以出山了。
