Проект Королева специалисты оценили по достоинству. 1 января 1943 года приказом по КБ его назначили руководителем отдельной группы, которой поручалось конструирование авиационной ракетной установки.
Как ни важно и ответственно для Королева было конструирование авиационных ракетных установок, потаенная мысль о реактивном самолете никогда не покидала его. И, обдумывая АРУ, Сергей Павлович все более убеждался, что ускорители – временная мера, что рано или поздно винтомоторную группу в авиации вытеснит реактивная сила. Отрывая часы от отдыха и сна, одновременно с АРУ Королев продолжал совершенствовать проект реактивного самолета-перехватчика РП, начатый еще в Омске.
Вскоре С. П. Королев представил руководству конструкторского бюро 58 листов расчетов, эскизов, компоновок самолета-перехватчика и приложил объяснительную записку. В ней конструктор предельно лаконично определил назначение и применение проектируемого самолета «как средства борьбы с вражеской авиацией в воздухе при обороне наземных объектов – городов, укреплений и т. д., а также для внезапной.и быстрой атаки наземных целей противника – танков, батарей, зенитных точек, переправ».
Через несколько дней руководство КБ, несмотря на очень заманчивые характеристики предлагаемого самолета, все-таки потребовало от Королева не отвлекаться от поставленной первоочередной задачи и сосредоточить усилия на разработке проекта ракетной установки-ускорителя для пикирующего бомбардировщика Пе-2. Королев со своей группой приказ выполнил в беспрецедентно короткий срок – за четыре месяца.
В окончательном проекте АРУ, утвержденном 24 мая 1943 года, отмечалось: «РУ-1 является совершенно новым техническим агрегатом, впервые осуществляемым на самолете с целью испытания и отработки реактивного двигателя в летных условиях».
С. П. Королев так организовал работу, что подготовка Пе-2 и изготовление АРУ пошли в быстром темпе. Через несколько месяцев на заводском аэродроме появился внешне ничем особенно не отличавшийся от своих собратьев самолет под номером 15/185. Только при внимательном взгляде специалист мог заметить в хвостовой части машины небольшое сопло. Из него порой с невероятным шумом вырывалась огненная струя. Шли многократные наземные испытания установки. В комиссию по испытаниям входили В. П. Глушко, С. П. Королев и летчик А. Г. Васильченко. Бортовым инженером назначили участника разработки ЖРД Д. Д. Севрука. Работа продвигалась быстро, и на 1 октября назначили летные испытания самолета Пе-2, оборудованного вспомогательным ракетными двигателем.
День стоял на редкость теплый и солнечный. С. П. Королев, В. П. Глушко не скрывали своего волнения. Летчик Александр Васильченкв включил мотор. Блеснув на солнце лопастями, пропеллер превратился в сплошной круг, и самолет легко побежал по взлетной дорожке.
– Старт отличный, – похвалил летчика Королев, увидев, как незаметно Пе-2 оторвался от земли и, сделав разворот над аэродромом, стал набирать высоту.
– Ну что же он не включает реактивный двигатель?! – не отрывая глаз от самолета, нетерпеливо спросил Глушко.
– Все по программе, Валентин Петрович. Не волнуйтесь. Васильченко летчик аккуратный.
В этот момент из хвостовой части Пе-2 вырвалась огненная струя. Самолет словно кто-то подтолкнул вперед, и он заметно прибавил скорость и высоту.
– Сработал! – облегченно вздохнул Глушко. – Поздравляю вас, Сергей Павлович.
– Ваша лошадка, Валентин Петрович, моя уздечка, – пошутил Королев, – а все вместе АРУ. Но это только начало.
Пе-2 возвращался на аэродром. К Королеву и Глушко подошел авиационный конструктор В. М. Мясищев, под руководством которого после гибели В. М. Петлякова разрабатывались все модификации этого самолета.
– Поздравляю вас, Сергей Павлович и Валентин Петрович, с успешным началом, – пожав руки, поблагодарил Владимир Михайлович. – По моим подсчетам, АРУ проработала, как и требовалось для первого полета, две минуты. Скорость Пе-2 увеличилась больше чем на девяносто километров в час. Это то, что нам надо! Спасибо!
Это было действительно только начало. С того октябрьского дня один полет следовал за другим. Они проходили на разных высотах и режимах скорости, и каждый раз решали новые задачи, которые подбрасывал ЖРД. «Но фронту наше КБ пока ничем не помогает. Немцев под Курском и Белгородом разгромили, а АРУ все испытываем... – с горечью размышлял Королев. Обида брала за сердце: – Чем я помог народу? Одно утешение – туполевский бомбардировщик... Авиационный ускоритель! Когда он еще войдет в серию!»
Королев с еще большей интенсивностью продолжает испытания. Тщательно проверялись приборы контроля за режимом реактивного двигателя, система автоматики, споаобная выключать ЖРД в случае неисправности и, естественно, сам двигатель. Королев, хотя это и не входило в его обязанности, стремился испытать работающий ЖРД лично, непосредственно в полете на различных высотах и скоростях.