Острая потребность Военно-морского флота России в гидросамолетах побудила владельца завода «Дукс» Ю. А. Меллера (который ввиду войны с Германией сменил свою простую немецкую фамилию Меллер на очень звучную русскую Брежнев) организовать в 1915 г. конструкторское бюро по морской тематике. По рекомендации профессора Н. Е. Жуковского его возглавил студент Императорского московского технического училища Андрей Николаевич Туполев, ранее хорошо зарекомендовавший себя работой в Комиссии по обследованию тяжелого самолета В. А. Слесарева «Святогор».

Конструкторское бюро «Дукс» взялось разработать поплавковый гидросамолет для флота (универсального назначения, так как летом 1915 г. вопрос о создании специализированных самолетов для флота еще не стоял на повестке дня). Позже, в 1916 г., А. Н. Туполев, возможно, с учетом задела, получил задание спроектировать: 1) морской фоторазведчик и бомбардировщик с двигателем «Испано-Сюиза», 2) морской поплавковый истребитель с мотором «Клерже» мощностью 130 л.с. и скоростью 170 км/ч.

Н. Н. Поликарпов занялся согласованием технических условий на постройку гидросамолетов с Техническим отделом Главного управления кораблестроения ВМФ России.

Работа над проектами тем не менее не ладилась. Ни знаний, ни опыта, ни умения у А. Н. Туполева в те годы еще не было. Не помогли и его командировки в Ревель на базу гидроавиации для ознакомления с образцами отечественной и зарубежной морской авиатехники. Проекты многократно переделывались, поскольку не удовлетворяли техническим требованиям и пожеланиям заказчика. Каждый раз Поликарпов вынужден был заниматься повторным согласованием технических условий. Туполев нервничал, сгоряча обвиняя Поликарпова в нежелании и неумении «выбить» заказ.

Дело закончилось тем, что в отсутствие какого-либо прогресса в создании собственной конструкции владелец завода «Дукс» Ю. А. Меллер вынужден был закрыть это КБ и приобрести лицензию на постройку французской летающей лодки «Теллье».

«…Я был молодой, обиделся, забрал свои чертежики и вернулся обратно в Техническое училище», — позже вспоминал А. Н. Туполев.

По-видимому, эта неудача глубоко задела самолюбие Андрея Николаевича, и о своей работе в годы Первой мировой войны в КБ завода «Дукс» он вспоминал крайне редко и неохотно.

В феврале 1915 г. Поликарпов сдал последние экзамены на механическом отделении. В марте он подал прошение на имя декана А. А. Радцига:

«Представляя при сем лекционную книжку, из коей видно, что мною сданы все обязательные экзамены и выполнены работы в лабораториях, покорнейше прошу Вас допустить меня к дипломному проектированию двигателя Дизеля под руководством профессора А. А. Лебедева».

Отметим, что Поликарпов избрал в качестве темы дипломного проекта двигатель Дизеля «морского типа» мощностью 1000 л.с., а его друг и сокурсник А. А. Бессонов — «легкий воздухоплавательный мотор». А как же увлечение авиацией? По-видимому, к этому времени Поликарпов получил приглашение на работу в дизельный отдел Николаевского судостроительного завода. И курсовой проект представлял собой задел для будущей конструкторской работы. Казалось, юношеские мечты о море начинают сбываться.

21 апреля 1915 г. тема дипломного проекта была утверждена Советом механического отделения.

Вообще, дипломные проекты студентов Политехнического института всегда отличались практической направленностью и масштабностью. В списке тем для дипломного проектирования механического отделения мы видим проекты паровоза, завода для производства тонкой проволоки, водоснабжения города Борисоглебска, отопления Исаакиевского собора и др. К дипломному проектированию в институте предъявлялись серьезные требования. Так, Николай Николаевич должен был обосновать выбор типа двигателя, его конструкцию, произвести общий расчет, рассчитать и спроектировать все его основные части. Ну и, конечно, безупречно вычертить двигатель и все детали к нему.

Летнюю практику 1915 г. он вместе с А. А. Бессоновым и Н. И. Ивановым проходил в Петрограде на авиационном заводе В. А. Лебедева, работая в должности инженера. Этот завод, хотя и был основан лишь в конце 1913 г., развивался очень быстро и к середине 1915 г. представлял собой одно из самых мощных авиационных предприятий страны. Его основателем и владельцем являлся один из первых летчиков России В. А. Лебедев, брат профессора А. А. Лебедева — руководителя дипломного проекта Поликарпова.

Завод располагался на Комендантском аэродроме Петрограда. Над головой жужжали моторы аэропланов. На их испытания приезжали авиаконструкторы (Д. П. Григорович, И. И. Сикорский, А. А. Пороховщиков и др.), летчики, инженеры. В аэродромной команде работал С. В. Ильюшин. Каждый из пионеров авиации был личностью яркой, своеобразной, неповторимой.

Поликарпов вместе с другими студентами (А. А. Бессоновым, А. П. Ивановым и др.)сначала занимался составлением инструкционных карточек, решением оперативных вопросов. Своей хорошо организованной, вдумчивой творческой работой Поликарпов обратил на себя внимание преподавателя курсов и главного инженера завода В. И. Ярковского. По его указанию Николая стали привлекать к разработке элементов конструкций новых самолетов. Блестящий отзыв Ярковского о практике, как оказалось впоследствии, оказал влияние на развитие дальнейших событий.

После окончания практики какое-то время Николай Николаевич продолжал подрабатывать на Петроградском филиале завода «Дукс», но большой объем работы над проектом, учеба на Курсах авиации и воздухоплавания вынудили Поликарпова в конце 1915 г. оставить эту работу.

В редкие минуты отдыха он гулял по улицам и площадям Северной столицы. Вместе со старшей сестрой Лидией, которая училась на Бестужевских курсах (позже на Бестужевские курсы поступила и младшая сестра Нина), ходили в театр.

Лидия Николаевна вспоминала: «Коля очень любил театр. В Ливнах мы были лишены этого удовольствия, так как там театра не было, а только иногда приезжали труппы лилипутов. Здесь, в Петрограде, Коля всегда старался достать на субботу и воскресенье билеты куда-нибудь. В четверг мы уходили на целую ночь дежурить к Мариинскому театру, где утром всем студентам, стоявшим в очереди, выдавались билетики. Если на билетике оказывался номерок, значит, получалось право купить себе билет. Часто мы ходили в народный дом, где брали всего 10 копеек за вертушку».

И еще он читал, много читал.

С 1912 г. Поликарпов получил право брать книги из фундаментальной библиотеки института. Библиотека размещалась в высоком и светлом помещении — настоящем храме знаний. Это помещение, впрочем, первоначально и строилось как церковь. В полукруглой нише читального зала в 1911 г. была установлена статуя Л. Н. Толстого, возле которой ежегодно в день смерти великого русского писателя собиралась студенческая сходка, а речи на литературные темы неизменно перерастали в политические выступления.

Сохранился читательский билет Николая Николаевича. Поражает широта его интересов. Книги по философии, психологии соседствуют с трудами по математике, механике, различными отраслями техники. Литература на русском языке — с книгами на немецком, французском. Любопытно, что примерно одну пятую часть прочитанных им книг составляют работы по истории. В читательском формуляре кроме сочинений Геродота, Полибия, Прокопия Кесарийского значатся «Труды четырнадцатого Археологического съезда в Чернигове», многотомник К. Валишевского «Происхождение современной России», многотомник Д. И. Багалея «Очерки из русской истории», «Записки Антиквара о поездке его на Калку и Калмиус, в корсунскую землю и на южные побережья Днепра и Днестра», многотомник В. Р. Апухтина «Народная военная сила. Дворянские ополчения в Отечественную войну», работа Д. И. Менделеева «К познанию России».