Испытания в воздухе проводились по широкой программе. Первый полет продолжительностью полчаса предназначался для пробного включения двигателя. Потом предстояли шесть полетов общей продолжительностью почти пять часов для включения в режиме максимальной скорости на разных высотах до 7 км. После этих испытаний экипажу нужно было готовиться к полетам при двукратном включении двигателя и на максимальной скорости. Далее в программе значились полеты с двумя запусками ракетного двигателя на малой высоте. Затем следовали три полета с включением двигателя на взлете, еще два – в режиме набора высоты. Всего планировалось шестнадцать полетов.

В действительности же программа испытаний сильно разрослась и заняла почти два года.

Первый раз самолет «Пе-2» с включенным ракетным двигателем взлетел 1 октября 1943 года. Двигатель работал две минуты, и его выключили, когда самолет вошел в облака. При этом скорость полета увеличилась на 92 км/ч. Через день – повторный полет. Ракетный двигатель включили на скорости 365 км/ч, и он работал три минуты. После этого обороты моторов увеличили, и «РУ-1» тянула еще минуту. И опять все оборудование после полета оказалось в исправности. Ощущения пилота при включении «РУ-1» описаны в отчете: «В первые секунды создавался небольшой кабрирующий момент и ощущалось ускорение. Возникало давление на штурвал, которое легко устранялось летчиком. Условия пилотирования не ухудшались».

4 октября 1943 года экипаж шесть раз поднимался с бетонной полосы при включенной реактивной установке. Она работала каждый раз по минуте и каждый раз сокращала длину разбега. Затем начались систематические полеты, продолжавшиеся до мая 1945 года. Ракетный двигатель включался десятки раз на разных высотах и на максимальных скоростях.

В течение всех испытаний Сергей Королёв, как правило, находился на борту самолета. Иногда «РУ-1» преподносила экипажу сюрпризы. Так, в одном из полетов на высоте 2500 м вышла из строя газовая трубка, в другой раз упало давление в камере сгорания, а как-то двигатель самопроизвольно остановился.

12 мая 1945 года, после пробного зажигания и огневого пуска на земле, самолет был выпущен в полет. На высоте 7100 м при скорости 340 км/ч Сергей Королёв попытался запустить «РУ-1». Нормально загорелись сигнальные лампочки «работа» и «зажигание», но включения двигателя не последовало, запуск затянулся, и через семь секунд произошел взрыв в камере сгорания. Возник пожар в хвостовом отсеке самолета. Взрывная волна и горячие газы проникли в кабину, где сидел конструктор. Экипажу самолета удалось прекратить пожар и благополучно посадить самолет на заводской аэродром. В результате аварии хвостовое оперение самолета было серьезно повреждено, а большая часть реактивной установки уничтожена. Королёв получил ожог слизистой оболочки глаз, и врачи опасались за его зрение. Однако все обошлось благополучно.

Всего на «Пе-2» было совершено 110 полетов, в том числе 29 – с включенной «РУ-1». По итогам испытаний был составлен подробный отчет, который вместе с альбомом фотографий направили на утверждение наркому авиационной промышленности Алексею Ивановичу Шахурину. К посылке прилагалась просьба разрешить участие экспериментального самолета в московском авиационном параде 18 августа 1945 года. Для демонстрации полетов предлагалась специальная окраска планера – серебристый цвет с красной стрелой вдоль фюзеляжа. Подготовка, взлет и посадка самолета должна была состояться на аэродроме в Раменском. Инициаторы акции разработали и соответствующую программу участия в параде: полет идет вдоль трибун на высоте 100 м и на расстоянии 200 м от линии зрителей; включение реактивного двигателя за 5 км до начала трибун; после прохождения по прямой переход на набор высоты с работающей «РУ-1». Намеченный летный состав: летчик-испытатель подполковник Александр Силуянович Пальчиков, ведущий инженер завода № 22 Леонид Дмитриевич Баклунов и инженер-испытатель ОКБ завода № 16 Сергей Павлович Королёв. Предложение оценили положительно – вскоре поступила правительственная телеграмма такого содержания: «Дементьева Жирицкому Немедленно вышлите два двигателя Лавочкину по одному Яковлеву Сухому Командируйте срочно Москву Жирицкого вместе Пе-2 Королева».

Сергею Королёву была оформлена командировка с 11 августа по 10 сентября, и он выехал в столицу. Однако демонстрационный полет не состоялся. В архиве Королёва случайно сохранилась записка, написанная, видимо, ответственным работником Наркомата: «Парад отменен, прошу помочь Гл. конструктору возвр. в Казань любым местом». Сегодня можно только догадываться о причине такого поворота событий. Вероятно, появились опасения в отношении надежности самолета: он эксплуатировался в аэродромных условиях в течение двух лет, и его материальная часть значительно износилась.

В 1945 году за участие в разработке и испытании реактивных двигательных установок для боевых самолетов Сергей Павлович Королёв, недавно получивший свободу, был награжден орденом «Знак Почета». Однако реабилитирован он будет только в апреле 1957 года – через девятнадцать лет после ареста.

Как мы помним, перед началом войны ракеты воспринимались властями не столько как средство достижения космических высот, сколько как перспективное оружие. Например, как средство доставки химического боезаряда до позиций противника. Поэтому нет ничего удивительного в том, что советские разведчики старались добыть любые сведения о ракетных разработках в странах Запада.

В самом начале 1930-х годов стали поступать первые материалы по реактивным двигателям. Вот какое заключение на основании разведывательной информации сделали специалисты Научно-исследовательского автотракторного института:

О ситуации в Германии в сфере создания реактивной техники Москву подробно информировал Вилли Леман (оперативный псевдоним Брайтенбах) – сотрудник гестапо, завербованный советской разведкой. В конце 1935 года Леман присутствовал на испытаниях, проводимых командой немецких ракетчиков под руководством молодого конструктора Вернера фон Брауна. «В лесу, в отдаленном месте стрельбища, установлены стенды для испытания ракет, действующих на жидком топливе», – гласило сообщение агента.

Подробный письменный доклад об испытаниях ракет был представлен внешней разведкой Иосифу Сталину, Клименту Ворошилову и Михаилу Тухачевскому. Резидентуре внешней разведки после этого был переслан перечень вопросов, требующих уточнения, и на многие из них Вилли Леман сумел найти ответы.

Информация поступала не только из Германии. Разведчик-нелегал под оперативным псевдонимом Чарли передал из США копию доклада конструктора Роберта Годдарда «Об итогах работы по созданию ракетного двигателя на жидком топливе». Полученный материал был опять же доложен Тухачевскому и получил его высокую оценку.