От Глушко Исаев вернулся на завод окрыленным и начал действовать смелее, почувствовав, что сможет разобраться в новом деле.

В это же время там же, в Казани, С. П. Королев пробовал устанавливать ЖРД конструкции В. П. Глушко на поршневой самолет в качестве ускорителя. Для своих экспериментов Сергей Павлович использовал пикирующий бомбардировщик системы В. М. Потлякова. Самолет имел разнесенное хвостовое оперение, что облегчало установку ракетного двигателя.

Предполагалось, что ЖРД должен включаться в воздухе, чтобы обеспечить отрыв бомбардировщика Пе-2 от преследования вражеских истребителей. Эти эксперименты были очень опасны, так как ракетный двигатель требовал доводки. В одном из полетов ЖРД взорвался. Осколками поранило лицо Королева.

В качестве ускорителя жидкостные реактивные двигатели ставились также на истребители А. С. Яковлева, С. А. Лавочкина, П. О. Сухого. Конструкторы самолетов надеялись, что с помощью ЖРД в нужный момент летчики могут повысить скорость машин.

Проводились опыты и с комбинированной тягой. М. К. Тихонравов в 1940 году разработал, а в 1943-м построил истребитель 302 одновременно с ракетным и прямоточным воздушно-реактивным двигателями. Немного позже Н. Н. Поликарпов и А. С. Москалев построили свои экспериментальные истребители с ЖРД.

Но у всех этих машин слабым местом был двигатель. От его надежности во многом зависел дальнейший рост скоростей, что имело решающее значение в боевых условиях. Таким образом, став двигателистом, Исаев оказался на ключевом направлении развития авиации.

С присущим ему энтузиазмом взялся он за разработку самолетного ЖРД, пригодного для БИ. Уже на первом этапе этой работы в голове Исаева возникла идея, ставшая перспективной. Она заключалась в использовании паяных соединений оболочек камеры и сопла — внутренней оребренной и гладкой наружной. Алексей Михайлович разработал специальную печь для их пайки.

В мае 1943 года ОКБ Болховитинова вернулось из эвакуации.

Свой первый ракетный двигатель РД-1 Исаев разрабатывал с теми же основными геометрическими размерами, какие были у душкинского Д-1-А-1100. Но конструктивно РД-1 настолько отличался от прежнего ЖРД, что, по существу, представлял собой совершенно новую модель. Удалось значительно повысить ресурс двигателя для БИ, а придуманный Алексеем Михайловичем электрический дуговой пускач обеспечил надежность пусков. Новым было и применение форсунок-клапанов, позволивших ликвидировать долго догорающий после остановки двигателей факел, и еще многое другое.

Днем рождения своего КБ Исаев считал 25 мая 1943 года, когда Болховитинов издал официальный приказ об организации отдела ЖРД. Согласно этому приказу в новый отдел включили два бюро — конструкторское и расчетное и одну лабораторию. Сотрудников вместе с начальником насчитывалось 27 человек.

Одновременно с конструированием РД-1 двигателистам пришлось строить и собственную экспериментальную базу. За ее основу взяли незаконченный ангар на территории авиазавода. К одной почти готовой стене ангара пристроили из шлакоблоков помещение в 300 квадратных метров — и получилось нечто вроде барака.

В северном торце разместили огневой стенд, в средней части расположили компрессор, помещение для приборов, кладовую, гидравлический стенд для проливки форсунок, а также конструкторское бюро и мастерскую с двумя токарными станками.

«Все были ужасно довольны своим сооружением, — как всегда, с юмором вспоминал потом Алексей Михайлович, — удобно, автономно, комплексно, а зимой даже тепло. Были построены две печки, которые из-за отсутствия дров топились кирпичами, смоченными в керосине. Такая топка насыщала все комнаты летающими хлопьями сажи. Но это не снижало ни энтузиазма, ни производительности. Не сказывалось на настроении и отсутствие удобств».

Почти все сотрудники исаевского двигательного отдела были молоды и горели желанием как можно скорее проявить себя в новом деле. Алексей Михайлович, сам любивший шутки и всяческие выдумки, охотно поощрял юмор других. Это сыграло, между прочим, немаловажную роль в сплочении только что созданного коллектива.

Весной 1944 года успешно прошли эксперименты по зажиганию. Пусковой факел в камере сгорания надежно воспламенял рабочие компоненты. Этого удалось достигнуть благодаря удачному подбору форкамеры и свечей. Ракетный двигатель уже мог работать около получаса на стенде, что значительно превышало ресурс душкинского ЖРД.

«На приезжавших, — как вспоминал впоследствии Исаев, — наибольшее впечатление производили пуски, особенно когда они, наблюдая, стояли за крестовиной, служившей „капитальным“ наблюдательным пунктом. Видно ничего не было, но зато была такая акустика, что даже при малых тягах выходили из строя барабанные перепонки».

ЖРД — двигатель особый, недолговечный. Огненная струя, вылетающая из сопла, имеет очень высокую температуру, которая быстро разрушает стенки камеры и сопла. Исаеву удалось продлить срок работы своего двигателя, усовершенствовав его конструкцию и значительно улучшив охлаждение сопла.

В мае 1944 года Болховитинов назначил Исаева начальником отдела ЖРД. Вскоре Алексей Михайлович получил официальное задание Государственного Комитета Обороны подготовить к октябрю к государственным испытаниям авиационный ракетный двигатель. Болховитинов решил продолжить отработку истребителя БИ-2, прерванную гибелью Григория Бахчиванджи.

Первое детище Исаева с честью выдержало экзамен. РД-1 включался и выключался безотказно, переход с одного режима на другой происходил плавно. Благодаря запирающим форсункам, примененным на этом двигателе, после закрытия топливных кранов при остановке двигателя факел обрезало мгновенно, и камера оставалась сухой. Это было существенным достижением.

Вскоре РД-1 установили на самолете БИ-2 и испытали в воздухе. Летчик Б. Н. Кудрин совершил на этой машине успешный полет. При проведении летных испытаний двигатель работал устойчиво.

Конструкторы торжествовали победу. Коллектив Исаева получил крупную денежную премию, а через год весь его состав наградили орденами и медалями. Это награждение за создание ЖРД было одним из первых в Советском Союзе.

Но в серию БИ-2 все же не пошел. Если раньше его слабым местом был двигатель, то теперь тормозом стала аэродинамическая схема самолета. В сущности, она осталась такой же, как и у поршневых машин. Для дальнейшего развития скоростной реактивной техники требовалась новая геометрия крыла.

Из почти трех десятков построенных истребителей БИ-2 не сохранилось ни одного. Все они сгорели в котельной завода. Но «ракетная птичка» Березняка и Исаева, словно легендарная птица феникс, возродилась во множестве других послевоенных конструкций реактивных самолетов и ракет.

Второй исаевский авиационный двигатель был создан для экспериментального самолета 4302 конструкции И. Ф. Флорова. В июле 1946 года этот двигатель, получивший наименование РД-1М, прошел стендовые испытания, а в декабре того же года начались испытания самолета 4302. Полеты производились в 1947 году.

Новый двигатель, разрабатывавшийся на основе РД-lМ стал, по существу, оригинальной конструкцией. Исаеву удалось разобраться в структуре факела. Он пришел к выводу, что строение факела определяется расположением форсунок на головке и что именно система впрыска топлива определяет ресурс критического сечения и сопла. Это был весьма важный вывод, который сыграл решающую роль в дальнейшей работе.

Теперь это аксиома — плоская головка с шахматным (или сотовым) расположением форсунок и внутреннее (завесное) охлаждение камеры сгорания. А первый опыт такого охлаждения ЖРД принадлежит Исаеву. Удивительно быстро (всего за два-три года!) он не только вжился в новое дело, но и совершил в нем переворот. К концу 1946 года возглавляемый им коллектив создал цельносварной ракетный двигатель У-1250 («упрощенный, тягой 1250 килограммов»). Этот двигатель, из семейства «уродов» (расшифровывалось так: «упрощенных ракетных одноразовых двигателей»), явился прародителем многих аналогичных конструкций, широко применяющихся и по сей день.