Летом 1931 г. ЦАГИ вступил в череду структурных изменений и кадровых перестановок.
27 августа произошло слияние ЦКБ ВАО с ЦАГИ, в связи с чем ЦКБ ВАО и АГОС ЦАГИ объединили в ЦКБ ЦАГИ по самолетостроению. При этом А.Н. Туполев был назначен помощником начальника ЦАГИ по ЦКБ (с освобождением от должности заместителя начальника ЦАГИ), а в ноябре, с приходом к руководству ЦКБ С.В. Ильюшина, — его заместителем.
Центральное конструкторское бюро (ЦКБ) Авиатреста (с 1930 г. — ЦКБ ВАО) образовано в 1926 г. при Авиатресте ВСНХ СССР в целях сосредоточения и координации усилий в области опытного самолетостроения. ЦКБ включало отдел сухопутного самолетостроения (ОСС) и отдел морского опытного самолетостроения (ОМОС). ОСС под руководством Н.Н. Поликарпова базировался сначала на Московском авиационном заводе № 1, а затем на Московском авиационном заводе № 25. ОМОС под руководством Д.П. Григоровича первоначально функционировал на Ленинградском авиационном заводе № 23 «Красный летчик», а в конце 1927 г. был переведен на Московский авиационный завод № 22. В начале 1930 г. ЦКБ ВАО разместилось на Московском авиационном заводе № 39 им. В.Р. Менжинского.
Завод № 39 берет начало от ремонтного завода «Авиаработник», образованного в 1921 г. и входящего в трест «Промвоздух» УВВС РККА. В 1927 г. он получил название авиационный завод № 39 им. В.Р. Менжинского. В начале 1930 г. завод № 39 перевели в авиапромышленность.
В декабре 1929 г. в Бутырской тюрьме из группы репрессированных конструкторов (всего около 20 человек) скомплектовали Особое конструкторское бюро (ОКБ) ОГПУ. В январе 1930 г. ОКБ ОГПУ разместили на территории завода № 39. Для ускорения работ ОКБ ОГПУ было расширено за счет привлечения вольнонаемных авиационных специалистов и стало называться ЦКБ-39 ОГПУ. Здесь под руководством «зеков» Н.Н. Поликарпова и Д.П. Григоровича были созданы истребители И-5, И-Z и опытный бомбардировщик ТБ-5. В июне 1931 г., после успешного испытания И-5, репрессированных конструкторов освободили, и некоторые из них перешли в ЦКБ ВАО.
В сентябре 1931 г. в единую летную станцию объединились: летная станция при отделе бывшего АГОС и летная станция ЦКБ ВАО. Руководство объединенной летной станцией поручили летчику-испытателю И.Ф. Козлову, а местом ее расположения стал ангар ЦАГИ.
В 1929 г. в южной части Центрального аэродрома имени М.В. Фрунзе (с 1923 по 1926 г. - имени Л.Д Троцкого) был построен ангар ЦАГИ, в котором разместилась летная станция при отделе АГОС (с 1932 г. отдел эксплуатации, летных испытаний и доводок (ОЭЛИД) ЦАГИ, или 8 отдел ЦАГИ). Ныне этот ангар находится на территории ОАО «ОКБ Сухого».
В ноябре 1931 г. бывшие мастерские АГОС и мастерские (на Яузе) были реорганизованы в завод опытных конструкций (ЗОК), на котором сосредоточили производство опытных образцов. Директором ЗОК назначили А.А. Осипова.
Завод № 39 имени В.Р.Менжинского стал местом производства головных опытных серий, с переносом опыта их постройки на соответствующие серийные заводы. Директором завода №39 был назначен Н.А. Клевцов.
Оба завода вошли в состав ЦКБ ЦАГИ.
В начале декабря 1931 г. начальник ЦАГИ Н.Е. Пауфлер принял решение организовать работу ЦКБ по бригадному принципу. При этом объекты, поручаемые бригадам для исполнения, прорабатывались этой бригадой от начала проектирования и вплоть до внесения изменений при серийной постройке. Начальник бригады полностью отвечал за порученные ему к исполнению самолеты.
В связи с этим в структуре ЦКБ были образованы семь секторов: сектор тяжелых самолетов — руководитель А.Н. Туполев; сектор легких самолетов — руководитель Д.П. Григорович; сектор особых конструкций — руководитель В.Н. Чернышев; сектор вооружений — руководитель А.В. Надашкевич; сектор общих работ — руководитель А.И. Рафаэлянц; планово-технический сектор и административно-хозяйственный сектор.
В сектор легких самолетов вошли: бригада №4 П.О. Сухого (заместитель Н.Н. Поликарпов) и бригада №5 С.А. Кочеригина (заместитель Петров). Сектор особых конструкций включал: бригаду №3 В.Н. Чернышева (заместитель Г.О. Бертош) и бригаду №6 В.А. Чижевского.
Уместно отметить, что полностью специализация бригад по типам самолетов завершилась лишь в 1935 г.
28 декабря 1931 г. ВАО было реорганизовано в Главное Управление авиационной промышленности (ГУАП). Ему подчинили вновь созданные тресты: самолетостроительный; авиамоторостроительный; подсобных предприятий; ремонтно-запасного производства.
5 января 1932 г. ВСНХ СССР был преобразован в Народные Комиссариаты: тяжелой промышленности (НКТП); легкой промышленности; лесной промышленности и деревообрабатывающей промышленности. Одновременно в ведение НКТП передали ГУАП, Наркомом НКТП назначили Г.К. Орджоникидзе, а его заместителем по авиации и начальником ГУАП — П.И. Баранова.
4 мая, в связи с назначением В.Н. Чернышева на вышестоящую должность, произошло объединение бригад № 3 и № 4 ЦКБ ЦАГИ в одну бригаду № 3, с передачей ей производственных заданий обеих бригад. Объединенную бригаду №3 возглавил П.О. Сухой, а его заместителями стали Н.Н. Поликарпов и Г.О. Бертош.
25 мая 1932 г. «Для придания большей самостоятельности, гибкости и конкретности руководства отдельными подразделениями...» ЦКБ ЦАГИ было преобразовано в сектор опытного строительства (СОС), в составе: конструкторского отдела (КОСОС); отдела внедрения в серию; отдела стандартизации; отдела эксплуатации, летных испытаний и доводок (ОЭЛИД); завода опытных конструкций (ЗОК); бюро информации.
СОС разместился в новом комплексе зданий ЗОК и КОСОС, построенном на правом берегу реки Яузы за Дворцовым (Лефортовским) мостом.
4 июля 1932 г. правительство утвердило план работ по опытному строительству самолетов на 1932—1933 гг.. Перед ЦАГИ были поставлены задачи по созданию новых образцов тяжелых бомбардировщиков, одноместных и многоместных истребителей и других типов самолетов.
По плану бригаде № 3 КОСОС надлежало спроектировать, построить и передать на госиспытания: истребитель И-14 М-38, или АНТ-31 к 15 марта 1933 года; истребитель И-13 М-32, или АНТ-32 к 1 июня 1933 г.; двухместный пушечный истребитель ДИП 2М-34, или АНТ-29 к 1 октября 1933 г. В качестве дополнительного задания переходил доставшийся по «наследству» от В.Н. Чернышева, недостроенный истребитель И-12бис 2М-22, или АНТ-23 «Бауманский комсомолец».
