1916 г. был звёздным для «муромцев», удары которых по врагу стали более точными и мощными.
В этом была заслуга Сикорского, который, в отличие от других конструкторов России, был не на заводе, а вблизи от линии фронта. Он жил одной жизнью с лётчиками эскадры и, конечно, был знаком с положительными и отрицательными сторонами «службы» своих «муромцев». Это обстоятельство позволяло ему исключительно быстро реагировать на них и вводить в конструкцию нужные изменения. Вот несколько эпизодов из боевой хроники эскадры тяжёлых кораблей за 1916 г.
«...19 марта тот же «Муромец» под управлением капитана Панкратьева совершил налёт на станцию Монастыржиск, где сбросил 15 бомб, и на город Бучач, на который сбросил ящик стрел. Во время бометания корабль атаковали два «фоккера». В воздушном бою истребитель был подбит и пошёл на снижение, другой — долго преследовал «Муромца», пытаясь зайти к нему с задней сферы, но при подходе к нашим позициям прекратил преследование. Бой происходил на высоте 2400 м. Со многими пробоинами и на трёх моторах корабль долетел до своего аэродрома.
13 апреля того же года воздушный корабль под управлением поручика А. М. Костенчика во время бомбардировки станции Фридрихштадт был подвергнут сильному артиллерийскому обстрелу. После сброса 13 бомб Костенчика тяжело ранило осколками снарядов, но он нашёл в себе силы, чтобы зайти на второй круг для бомбардировки оставшимися бомбами. Дальше управлять кораблём стал второй пилот подпоручик В. Ф. Янковиус, который с трудом сумел выровнять корабль на высоте 1500 м и довёл его до своей базы в Зегевольде с тремя неработавшими моторами и 64 пробоинами в крыльях и фюзеляже. Другие члены экипажа также были ранены или контужены, но оставались на своих постах, помогая Янковиусу завершить полёт. Командира корабля наградили орденом Св. Георгия 4-й степени, остальных членов экипажа — либо георгиевским оружием, либо Георгиевским крестом. Моторист корабля старший унтер-офицер Марсель Пля (вероятно, это был единственный негр в русской авиации) награждён вторым Георгиевским крестом.
...16 июня во время совместного полёта на бомбометание двух «муромцев» один из них подвёргся атаке неприятельского истребителя. Тогда другой «Муромец», искусно маневрируя, прикрыл атакованного сзади и не дал противнику открыть огонь. Истребитель, оказавшийся в невыгодном положении, прекратил атаку. Это был первый случай взаимодействия бомбардировщиков в воздушном бою. Кстати, лётчики эскадры летающих кораблей сразу из этого случая сделали надлежащие выводы: бомбардировщики могут в воздухе прикрыть друг друга от атак истребителей...»
Успешные полёты «муромцев» заставили противника принять соответствующие меры — немецкие истребители стали нападать, зная уязвимые места русских тяжёлых самолётов. Чувствовалось, что на истребителях стали летать лучшие пилоты противника. Истребители подходили к «муромцам» сзади и открывали огонь с небольшой дитанции.
Довольно быстро на «муромцах» появилась эффективная система сигнализации, которая позволяла лётчику своевременно делать крутой вираж и давать экипажу возможность открывать огонь по истребителям из бортового пулемёта. Но это обстоятельство не позволяло прицельно сбрасывать бомбы при атаках истребителей. Тогда офицеры эскадры разработали схему пулемётной установки на хвосте фюзеляжа и обратились к Сикорскому с просьбой сделать соответствующий чертёж на доработку «Муромца» под это предложение.
Две недели «муромцы» после этого не появлялись над линией фронта. Но в эскадре днём и ночью шла напряжённая работа. На нескольких машинах усиливались стабилизаторы с таким расчётом, чтобы выдерживать вес человека с пулемётом и соответствующий оборудованием. Сикорский нашёл оригинальное решение размещенния стрелка в хвостовой части самолёта. Средний руль он снял и вместо него поставил два, разнеся их в стороны. В конце фюзеляжа было устроено гнездо для пулемётчика и даже подобие навеса, чтобы прикрыть его от воздушного потока. Наиболее сложно было сделать проход в фюзеляже для стрелка: фюзеляж был заполнен проводами и разными приборами. Сикорский нашёл оригинальный выход — создал приспособление, которое назвали «троллейбусом». Оно состояло из лёгких рельсов и вагонетки на колесах, скользяшей по ним. Теперь пулемётчик мог запросто попасть в своё «гнездо».
Уже во время работы над приспособлением произошел трагический эпизод в жизни эскадры — 25 сентября один из «муромцев» был сбит немецкими истребителями после жаркого боя. В то время существовала традиция, которой придерживались как немцы, так и русские: сбрасывали друг другу записки, в которых информировали о гибели тех или иных лётчиков. Так и на аэродром эскадры была сброшена записка, в которой сообшалось, что четыре человека из экипажа преданы земле с воинскими почестями, и указывалось место могилы, над которой был поставлен православный восьмиконечный крест и табличка с надписью.
И вот переоборудованный «Илья Муромец» взлетел и пошёл над вражеской территорией на расстоянии пятнадцать—двадцать километров от линии фронта. Немецких истребителей видно не было. Вскоре «Муромец» обнаружил скопление вражеских войск и весьма точно сбросил бомбы. Но в этот момент в воздухе появились шесть германских «фоккеров». Заметив одиночного «Муромца», они решили его атаковать излюбленным методом — сзади и снизу. Но «Муромец» и не думал маневрировать, чтобы по обыкновению использовать бортовые пулемёты, более того, он словно нарочно подставлял «фоккерам» свой хвост. Один из «фоккеров» ринулся в атаку под хвост, но в этот момент в хвосте бомбардировщика заработал пулемёт, и «фоккер», кувыркаясь, стал падать на землю. Второй «фоккер», не разобравшись в чём дело, также напоролся на меткую очередь.
После этого случая «муромцы» стали летать над вражеской территорией как говорится, безнаказанно — вражеские истребители редко рисковали вступать с ними в бой, а если и вступали, то это зачастую заканчивалось для них печально.
Советский авиационный историк В. Б. Шавров в книге «История конструкции самолётов в СССР до 1938 года» пишет: «...на вопрос, были ли «муромцы» прочны, можно ответить утвердительно... Свои задачи в боевых полетах «муромцы» выполняли успешно, потребные при этом эволюции — повороты и крены — совершали нормально, в воздухе самолёты не ломались. Они не были перетяжелены, и их весовая отдача составляла 30—34%. Некоторая недостаточная жёсткость на изгиб и кручение была естественной для самолётов таких больших размеров, и при её устранении снизилась бы весовая отдача. Можно утверждать, что «муромцы» как инженерное сооружение были весьма совершенны в смысле рационального использования материала и экономии веса. Наличие больших углов кручения только подтверждает это. До 1913—1915 гг., когда наука о прочности конструкций самолётов только ещё зарождалась, «муромцы» по крайней мере до серии «В» были поистине чудом авиационной техники, говорившим о таланте их конструктора».
До лётного персонала эскадры летающих кораблей дошло известие, что у противника появились разрывные пули. Узнав об этом, Сикорский немедленно взялся за дело и дал команду своим сотрудникам: «Срочно затребуйте образцы немецких и австрийских пулемётов с боезапасом. Мы организуем комиссию, которая разберётся в характере повреждения от расстрела из них бензиновых баков на наших самолетах». Так и поступили.
Вначале результаты расстрела казались просто страшными: достаточно было нескольких пуль, чтобы вспыхивал пожар. Потом Сикорский придумал протектирование, то есть защиту бензиновых баков, и тогда не было взрыва даже в случае, если в них попадало значительное количество пуль. После введения на «Муромце» протектированных баков ни один из летающих кораблей не пострадал в воздухе, несмотря на то, что в баки время от времени попадали разрывные пули.
Боевые успехи «муромцев» привлекали к себе внимание союзников России. Последние обратились к царскому правительству с просьбой передать в их распоряжение чертежи и техническую документацию по этому самолёту. Так, в 1915 г. французское посольство в Петрограде попросило сообщить данные, относящиеся к аэропланам типа «Илья Муромец», приведённые в особом опросном листе. Через год такие же данные запросили и другие союзники России по первой мировой войне. Главное управление генерального штаба обратилось к царю с предложением «...ознакомить союзников с чертежами самолёта «Илья Муромец» на предстоящей конференции...». На этом запросе Николай II наложил резолюцию: «Согласен, а также на всякие другие изобретения, могущие впредь появиться». Так, Великобритания оказалась обладательницей чертежей «Ильи Муромца» — английский тяжёлый бомбардировщик «Виккерс-Вими», построенный к концу войны, имел много общего с русским «Ильёй Муромцем».
