В том же году на одном из авиационных заводов был изготовлен самолет с этой установкой. Экипаж самолета состоял из трех человек: летчика, инженера-экспериментатора (вместо штурмана обычного боевого самолета) и еще одного инженера вместо стрелка-радиста. Для проведения испытаний была назначена комиссия. В ее состав входили В.П. Глушко и создатель реактивной установки С.П. Королев. Пилотировал самолет-бомбардировщик Пе-2 с РУ-1 на борту Г.А. Васильченко.
Летные испытания предусматривали выполнение широкой программы, которая достигала 110 полетов, из них 29 полетов проводилось с включенной реактивной установкой, 87 полетов выполнялось для отработки зажигания. Это объяснялось тем, что вначале пусковая смесь зажигалась с помощью электрической свечи накаливания, работавшей неустойчиво, особенно на больших высотах, и В.П. Глушко разработал систему химического зажигания (ХЗ) двигателя, который получил название РД-1ХЗ. Была разработана инструкция, предусматривающая операции, необходимые при подготовке самолета с реактивной установкой к запуску, запуск, контроль за работой и необходимые предосторожности, так как двигатель работал на азотной кислоте и тракторном керосине, а запуск его осуществлялся с помощью воздуха, насыщенного парами эфира. Горящая эфировоздушная смесь заполняла весь объем камеры и выходила в виде языка пламени из сопла. Пламя получалось мощным, устойчивым и имело золотистую окраску. Это пламя и должно было зажигать топливо,
Именно эту систему и доводили в дальнейших полетах. В отчете по испытаниям отмечалось, что двигатель работает надежно на земле и в воздухе. Указывалось также, что он допускает повторные включения, число которых зависит от запаса пусковой самовоспламеняющейся жидкости.
Испытания этой принципиально новой силовой установки в период зарождения реактивной авиации заняли два года. Первый полет с включенной реактивной установкой Пе-2 совершил 1 октября 1943 г. Установка в полете была включена в течение 2 мин, а скорость самолета увеличилась на 92 км/ч. Через день самолет вновь взлетел в воздух, установка работала в течение 3 мин. 4 октября 1943 г. самолет с включенной реактивной установкой шесть раз взлетал с бетонной полосы. При этом производились замеры взлетной дистанции и длины разбега самолета. В качестве инженера-испытателя, включавшего и выключавшего установку, в полетах принимал участие Сергей Павлович Королев. По результатам испытаний было составлено заключение, в котором предлагалось предъявить реактивную установку с двигателями РД-1ХЗ на самолете Пе-2 № 15/185 на испытания по согласованной программе.
Имелся также вариант оснащения серийного самолета Пе-2 реактивной установкой, размещенной в задней части гондол поршневых двигателей. В этом случае уменьшалась длина кислородных трубопроводов высокого давления и вся компоновка становилась более простой и доступной для проверки и осмотра. Кислотные баки предполагалось размещать в отсеке центроплана, баки имели аварийный слив. Предусматривалась установка шести баков для 1750 кг кислоты и бака для 350 кг керосина, размещавшегося в носовой части фюзеляжа. Масса такого самолета составила бы 9325 кг, т. е. была близкой к массе самолета-бомбардировщика того периода.
По замыслу С.П. Королева, машине поднималась до высоты 9–10 тыс. м и совершала горизонтальный полет при работе поршневых двигателей. Обнаружив противника, летчик должен был перевести поршневые моторы на режим полного газа, включить реактивные двигатели на полного тягу и в короткое время набрать нужную высоту, затем полет мог происходить при полной тяге на высоте 15000 м и максимальной скорости до 785 км/ч. Самолет Пе-2 превращался в реактивный. В начале 1944 г. это не могло не поразить воображения, так как у лучшего истребителя фашистской Германии максимальная скорость на высоте 5000 м составляла 584 км/ч.
На самолете Пе-2 в этом случае необходимо было установить два дополнительных компрессора для повышения давления воздуха, поступающего в поршневые двигатели в условиях разреженной атмосферы на большой высоте, а кабины летчика и штурмана заменить одной герметической кабиной. Экипаж сокращался до двух человек, самолет максимально облегчался и должен был иметь реактивную установку, состоящую из двух однокамерных ракетных двигателей.