Руководством института было решено организовать дополнительный отдел № 5 с включением в него двух тем, разрабатываемых на основе азотно-кислотных двигателей В.П. Глушко – ракетного самолета и крылатой ракеты. Подобные темы должны были выполняться по «Положению о РНИИ», утвержденному при его создании. У С.П. Королёва имелся задел работ по обеим темам. Более того, он являлся их зачинателем. Поэтому он охотно согласился с предложением И.Т. Клеймёнова возглавить этот отдел.

Ради экономии средств было решено разработать для PC и КР один двигатель с тягой 150 кг. В.П. Глушко изготовил для этого двигатель ОРМ-65, официальные испытания которого были завершены 5 ноября 1936 г. И.Т. Клеймёнов в приказе о премировании В.П. Глушко отметил: «Полученные результаты представляют огромное достижение для всего института, подводя прочную техническую базу для дальнейших работ по созданию высотных и скоростных аппаратов боевого назначения».

Конструирование жидкостной крылатой ракеты также приобрело большое практическое значение, поскольку И.Т. Клеймёнов добился привлечения Государственного специального проектного института № 10 (ГСПИ-10) к разработке системы ее стабилизации и управления полетом. По предварительным расчетам, произведенным в Институте, крупноразмерные крылатые жидкостные ракеты, точно летящие на большую глубину от фронта, должны были производить сокрушающее воздействие на противника.

Надо особенно отметить заслугу И.Т. Клеймёнова в том, что он впервые не только в нашей стране, но, видимо, и в мире, предложил системный подход при разработке жидкостных ракет, что является в наше время непременным условием обеспечения их надежности.

Как авиационный специалист, он говорил о выгодах применения реактивных снарядов в авиации даже при невысокой точности полета снарядов и постоянно подчеркивал, что главный успех следует ожидать при массовом применении реактивной артиллерии в наземных войсках путем ведения залповой стрельбы по площадям с многозарядных пусковых установок. Он настаивал на незамедлительном принятии на вооружение реактивных химических снарядов при уже достигнутых кучности и дальности стрельбы, подчеркивая возможность нанесения по врагу внезапных ударов. Особенно дальновидным было решение И.Т. Клеймёнова и Г.Э. Лангемака заблаговременно приступить к промышленному изготовлению шашек из пороха НТВ.

Сохранившаяся обширная переписка является ярким подтверждением грандиозности задач, поставленных перед институтом и направленных на становление ракетной отрасли в нашей стране.

Стараясь быть в курсе последних технических достижений, он интересовался развитием ракетной техники за рубежом. В октябре 1936 г. И.Т. Клеймёнов просит руководство «откомандировать за границу техническую комиссию с целью ознакомления с работами по боевому применению ракетных аппаратов». Были предложены кандидатуры для поездки за рубеж, но командировка не состоялась.

За короткий срок РНИИ под руководством И.Т. Клеймёнова достиг значительных результатов. Если в 1934 г. выполнение плана было на 70 %, в 1935 г. на 85 %, то в 1936 г. впервые план был выполнен полностью. В отчете о деятельности института по итогам 1936 г., подписанном И.Т. Клеймёновым, Г.Э. Лангемаком и С.А. Родиным, констатируется: «В 4-ом квартале 1936 г. в Институте проведена большая организационная работа по реализации приказа НКТП Орджоникидзе «О перестройке работ институтов». В результате этой работы установлена новая структура Института, позволяющая сконцентрировать внимание и силы Института на более ускоренное решение задач, путем приближения научных групп к руководству института, разгрузки научных работников от несвойственных им административно-хозяйственных функций и возложения на руководителей подразделений в первую очередь научного руководства по своей тематике». Это давало возможность ведущим инженерам отчитываться о проделанной работе непосредственно перед руководством, минуя начальников подразделений. Последние же занимались чисто административными функциями. Стремление действовать, минуя промежуточные инстанции, было характерной чертой И.Т. Клеймёнова.

По итогам 1936 г. были выполнены следующие работы:

«По ракетным моторам – отработан и сдан в эксплуатацию первый ракетный мотор на жидком топливе, тягой 150 кг…Таким образом, создана база для разработки воздушных торпед по борьбе с воздушным противником.

По химическим снарядам – разработан образец ракетного химического снаряда близкого действия……особенностью этого вида снаряда является простота и легкость пускового станка, дающая возможность быстро подготовить залпы огромным числом снарядов…

По баллистике: разработанные ранее 82-мм фугасноосколочные снаряды вначале при испытании с земли на малой дистанции давали большое рассеивание, что препятствовало вводу их на вооружение. Однако упорной и последовательной исследовательской работой удалось установить причину, влияющую на большое рассеивание, и наметить пути ее решения…».

14 января 1937 г. И.Т. Клеймёнов вместе с Г.Э. Лангемаком и Ю.А. Победоносцевым подписывает рапорт на имя И.В. Сталина, К.Е. Ворошилова, В.М. Молотова и других об успешном окончании полигонных (государственных) испытаний ракетно-осколочных 82-мм снарядов и орудийной установки к ним на самолете И-15. Здесь же приводится заключение НИИ ВВС РККА, проводившего эти испытания: «Реактивные снаряды 82-мм калибра на самолете И-15……полигонные испытания выдержали……и могут быть допущены к войсковым испытаниям…». На основании этих результатов УВВС РККА приняло решение провести в 1937 г. войсковые испытания 82-мм ракетной установки на самолете И-15, а также полигонные и войсковые испытания 132-мм установки на самолете И-6 и СБ, для чего заказаны промышленные серийные партии этих снарядов.

И.Т. Клеймёнов активно содействовал проведению многих других работ по обеспечению массового применения реактивной артиллерии в наземных войсках, в результате чего эти работы были настолько продвинуты вперед, что уже ничто не мешало их успешному завершению, и созданные PC-82-мм и РС-132-мм отвечали требованиям не только ВВС, но и ГАУ.

В марте 1937 г. приказом по НКОП И.Т. Клеймёнов, его заместитель, ряд ведущих инженеров и лучших работников института за выдающиеся достижения в деле разработки новых образцов вооружения РККА были награждены большими денежными премиями, а летом 1937 г. И.Т. Клеймёнов вместе с Г.Э. Лангемаком был представлен к награждению орденом Ленина, а В.П. Глушко – к ордену Трудового Красного Знамени. Но этому не суждено было сбыться. Начались репрессии, положившие конец нормальной работе института. 2 ноября 1937 г. И.Т. Клеймёнов и его заместитель Г.Э. Лангемак были арестованы как «враги народа». Новое руководство НИИ № 3 НКОП заняло позицию недоверия ко всему, созданному предшественниками. Оно не верило в успех созданного оружия до тех пор, пока 20 августа 1939 г. не произошли события в районе реки Халхин-Гол, когда японская авиация испытала на себе действия ракетных снарядов PC-82-мм.

В личном деле И.Т. Клеймёнова, хранящемся в РГВА, в «Карточке для отметки в личном деле о присвоении военного звания и прохождения службы», отсутствует отметка о его переводе в ЦАГИ, как нет и приказа об его увольнении из института. Автором пересмотрены все секретные и несекретные приказы НКО по личному составу армии, хранящиеся в РГВА. За весь 1937 г. обнаружен только приказ НКО СССР по личному составу армии № 3898 от 3 декабря 1937 г. об его увольнении вовсе от службы. Среди них нет и приказа о назначении нового директора института. Данные факты не подтверждают появившейся в публикациях последнего времени информации о существовании приказа об увольнении И.Т. Клеймёнова из института. Причина же появления информации о переводе в ЦАГИ в том, что И.Т. Клеймёнов договорился о переходе с начальником ЦАГИ – Н.М. Харламовым, но из-за ареста не успел осуществить задуманного. Когда же его арестовали, то он написал новую должность, на которую не был назначен, а соответственно не проработал ни одного дня. Кроме того, в приказе по личному составу армии от 3 декабря 1937 г. И.Т. Клеймёнов идет под номером 1, а следом за ним идет Г.Э. Лангемак, как главный инженер, тогда как, если бы И.Т. Клеймёнов работал бы в ЦАГИ, то и шел бы он не одним приказом с Г.Э. Лангемаком, а одним приказом с Н.М. Харламовым, который был подписан на несколько дней позже.