Приказом министра высшего и среднего специального образования в мае 1950 года в НИИ-4 был создан ученый совет с правом принятия к защите кандидатских диссертаций. В конечном итоге все это принесло свои плоды. О том, что в НИИ-4 в период становления как научной организации была успешно решена задача подготовки научных кадров, свидетельствует то, что в начале 1950-х годов большая группа специалистов-ракетчиков института была направлена на усиление центральных аппаратов Министерства обороны, в том числе Сухопутных войск и войск ПВО, а также созданных в отдельных видах Вооруженных сил научно-исследовательских институтов. В дальнейшем многие из них были выдвинуты на руководящую работу в органах управления Министерства обороны и в организациях оборонно-промышленного комплекса. Среди них Константин Александрович Трусов, ставший заместителем начальника вооружения Министерства обороны, Георгий Лазаревич Тарасов — начальником управления ГУЭРВ, главным энергетиком РВСН, Анатолий Григорьевич Фунтиков — первым заместителем начальника вооружения Министерства обороны, Георгий Александрович Тюлин — директором ЦНИИМАШ, затем заместителем и первым заместителем министра общего машиностроения, Георгий Степанович Нариманов — заместителем председателя научно-технического совета Министерства общего машиностроения.
С целью более четкого профилирования работ НИИ-4 в 1947 году было рекомендовано объединить научные отделы, образованные в 1946 году, в три сектора: управляемых ракет (первый начальник — инженер-полковник М. К. Тихонравов); неуправляемых зенитных снарядов (начальник — инженер-полковник К. К. Глухарев); ракетного точного приборостроения и электроники (начальник — инженер-полковник Ф. Д. Бовман). Кроме того, было рекомендовано создать два отдела прямого подчинения: стрельбы и боевого применения баллистических ракет (начальник — генерал-майор инженерно-артиллерийской службы Д. А. Мышецкий) и внешней баллистики (начальник — инженер-подполковник М. А. Розенберг). Вспомогательный сектор состоял из информационного, редакционно-издательского, технического отделов и возглавлял его ученый секретарь, в обязанности которого входила также подготовка научных кадров, заседаний ученого совета и других, в основном организационных вопросов.
Алексей Иванович терпеливо вникал во все научные, технические, хозяйственные и бытовые вопросы института. После доклада президенту Академии артиллерийских наук генерал-лейтенанту Благонравову о формировании научных и вспомогательных подразделений Нестеренко получил от него указание разработать и строго выполнять план научно-исследовательских работ, организовать взаимодействие института с промышленными НИИ, КБ и полигоном Капустин Яр.
В соответствии с указанием президента Академии артиллерийских наук в декабре 1946 года была создана комиссия для составления плана НИР на 1947–1948 годы и плана развертывания отделов, лабораторий и экспериментальных мастерских. Один только план научно-исследовательских работ института на 1947 год включал 37 тем, по которым к концу года было выпущено 146 отчетов. Выпуск такого большого количества отчетов, в основном обзорного характера, позволил командованию быстро включить весь коллектив сотрудников в исследовательскую работу.
Одним из первых результатов научно-исследовательских работ явилось обоснование в 1947–1948 годах системы вооружения полевой реактивной артиллерии.
Алексей Иванович писал: «Преодолевая косность и консерватизм некоторых старших артиллерийских начальников, я и многие другие генералы и офицеры — бывшие командиры ГМЧ, начальники оперативных групп ГМЧ фронтов (Кулешов, Никольский, Вознюк и др.) вели большую работу и борьбу с их консервативными взглядами, спорили, доказывали необходимость дальнейшего развития реактивной артиллерии. Консерватизм некоторых артиллерийских и общевойсковых военачальников, к нашему счастью, не помешал ЦК КПСС и правительству правильно определить возможные перспективы развития ракетного вооружения, роль и значение этого нового вида оружия в будущей войне».