В один из сентябрьских дней 1930 года геликоптер разместили на якорной стоянке. Запущены двигатели, последнее предполетное опробование всех механизмов, последние тренировочные подъемы на привязи. Затем машина выводится на старт. «Время для этого полета было выбрано рано утром, примерно с восходом солнца, пока в воздухе еще был приятный для моторов утренний холодок и спокойная атмосфера, крайне необходимая для такого ответственного начала полетов. Я сел на место пилота, проверил, что было можно, и дал команду запустить моторы. Вот моторы запущены, винты вращаются, механики отошли от аппарата. Можно взлетать. Понемногу прибавляю, и аппарат начинает как бы облегчаться и отделяться от земли. Еще газу. Аппарат поднялся на 3–4 метра и как бы остановился на этой высоте, все время покачиваясь со стороны на сторону, но поддаваясь управлению. Попробовал чуть убавить газ — аппарат снизился и завис над самой землей. Опять прибавил газу и, поднявшись на несколько метров, продержался некоторое время над землей, стараясь прочувствовать и понять, как реагирует машина на движение ручки управления, что трясется и как держатся обороты мотора. После этих нескольких напряженных минут — спуск на землю, мягкий, почти без толчка. Сразу сбрасываю газ, выключаю моторы и слезаю на землю.». Так вспоминал о первом полете сам Черемухин.
Может сложиться превратное представление, что первые исследовательские полеты дались пилоту легко. На самом деле все обстояло далеко не просто. Вертолет по своей природе, особенно на висении, при перемещениях и на небольших скоростях полета, — неустойчивый летательный аппарат, и осваивать его предстояло методом проб и ошибок. Академик Б.Н. Юрьев писал впоследствии: «Черемухин был вообще первым в мире летчиком, начавшим летать на геликоптерах».
А.М. Черемухин
Полученных навыков в управлении геликоптером на привязи было явно недостаточно для пилотирования машины в свободном полете. В ходе испытаний были и поломки, и аварии, в том числе от разрушения элементов конструкции динамически нагруженных систем, методами расчета которых геликоптерщики тогда не располагали. Только благодаря профессиональной интуиции пилота удавалось избегать катастрофических ситуаций. Полеты по программам испытаний и исследований на 1-ЭА производились в течение 19301934 гг. Бессменным летчиком-испытателем геликоптера оставался Черемухин.
В историю отечественного и мирового вертолетостроения вошел полет 14 августа 1932 года, в котором на геликоптере 1-ЭА была достигнута рекордная для этого времени высота полета 605 м. Официально зарегистрированный рекорд высоты полета геликоптера итальянского конструктора Асканио был всего лишь 18 метров. Даже 4 года спустя мировой рекорд высоты полета геликоптера, пилотируемого Бреге Дораном, составил только 158 м. К сожалению, по условиям секретности работ рекорд Черемухина не был официально зарегистрирован.
Набор высоты на геликоптере осуществлялся на режиме полета, близком к вертикальному. Это было обусловлено стремлением наиболее полно исследовать режим полета, присущий только геликоптеру. Максимальное значение скорости горизонтального полета ограничивалось возможностью наклона оси вращения несущего винта с жестким креплением лопастей для получения горизонтальной составляющей развиваемой им тяги. В поступательном движении аппарата несущий винт переходил на режим «косой обдувки», что сопровождалось появлением продольного кабрирующего и поперечного моментов влево, так как винт при виде сверху вращался по часовой стрелке.
Для их парирования по мере роста скорости горизонтального полета ручку управления геликоптером (циклическим шагом несущего винта) требовалось все больше отклонять вперед и вправо. Эту особенность несущего винта с жестким креплением лопастей никто из создателей геликоптера тогда не мог предвидеть. Выявить ее удалось постепенно, в процессе выполнения испытаний и тщательного анализа получаемых материалов.
Длительность испытательных полетов 1-ЭА ограничивалась не только необходимостью экономии ресурса двигателей, но и психофизиологическими нагрузками на пилота, обусловленными неустойчивым поведением геликоптера в полете. Черемухин отмечал: «Одна из первых трудностей, с которыми мы встретились при летных испытаниях, — это была неустойчивость аппарата. Для удерживания его в горизонтальном положении практически все время приходилось его направлять и не давать ему заваливаться. Сначала это представляло большие затруднения, так как я чувствовал себя на аппарате, как на острие иглы. Потом выработалась некоторая привычка к этой особенности аппарата и навыки, позволившие вести летные испытания».
Совокупность полученных материалов, а также экспериментальные исследования жесткого несущего винта подвели специалистов геликоптерной группы к пониманию необходимости его замены на несущий винт с шарнирным креплением лопастей. Такой винт хорошо себя зарекомендовал на автожирах, позволив достигнуть существенно больших, чем у 1-ЭА, скоростей полета. Да и с устойчивостью и управляемостью у этих аппаратов особых проблем не было.
Предстояло разработать новый геликоптер с шарнирным креплением лопастей к втулке. В июле 1933 года ЦАГИ 5-ЭА приступил к летным испытаниям. Летчиком- испытателем винтокрылой машины также был А.М. Черемухин.
Схема управления несущим винтом геликоптера 1-ЭА с использованием автомата перекоса Б.Н. Юрьева
В монографии «Аэродинамический расчет вертолетов», изданной в 1956 году, академик АН СССР Б.Н. Юрьев уделил большое внимание первому отечественному геликоптеру ЦАГИ 1-ЭА: «Машина уверенно отрывалась от земли, легко поднимаясь на высоту нескольких сот метров, свободно описывала в воздухе восьмерки и другие сложные фигуры. Для оценки этого успеха следует вспомнить, что за границей в то время вертолеты еще не летали, а лишь делали прыжки в воздухе на короткое время».
Спустя 25 лет главный конструктор первого отечественного летающего вертолета 1-ЭА и его пилот А.М. Черемухин, подводя итог проделанной работе, скажет: «Результаты проведенных работ по испытанию первого геликоптера 1-ЭА и двух его вариантов положили начало развитию в нашей стране проектирования и постройки вертолетов. Были получены летные данные, которые показали, что вертолет является машиной, надежно отрывающейся от земли и осуществляющей управляемый полет. Было доказано, что такой летательный аппарат, принципиально отличный от самолета, может быть построен. Были намечены главные направления дальнейшей работы в развитии вертолета».
С оценкой этих выдающихся ученых и практиков, заложивших основы научной экспериментальной школы вертолетостроения, трудно не согласиться. Совершенствование этой школы продолжилось, она пополнилась плеядой выпускников МГУ и МАИ. В январе 1933 года в ЦАГИ был образован отдел особых конструкций (ООК) под руководством А.М. Изаксона, его заместителем назначили А.М. Черемухина. Основной работой Алексея Михайловича начиная с 1934 г. становится участие в строительстве нового здания ЦАГИ и непосредственно аэродинамических труб. В 1936 году он назначается главным инженером института. В ООК были созданы бригада «А» по экспериментальным исследованиям и летным испытаниям геликоптеров под руководством В.П. Лаписова, бригада «Б» по конструированию геликоптеров во главе с И.П. Братухиным и четыре бригады по автожирам. Три конструкторские бригады возглавили В.А. Кузнецов, Н.И. Камов и Н.К. Скржинский, а бригаду аэродинамических расчетов и экспериментальных исследований — М.Л. Миль.