Тщательное исследование сломанной тяги не выявило дефектов материала. Причину удалось установить только исследовав в аэродинамической трубе ЦАГИ поведение модели вертолета с вращающимися винтами в режиме набора высоты. В наборе высоты летчик чтобы снять нагрузку с педалей устанавливает стабилизатор на отрицательный угол атаки. Оказалось, что в таком положении на данном режиме на левой половинке стабилизатора происходит срыв потока из-за чего возникают знакопеременные нагрузки. Запас прочности тяги управления не рассчитывался на такие нагрузки. Причина разрушения выяснилась, осталось всего-навсего ее ликвидировать. Лечить болезнь решили методом проб и ошибок – серией экспериментальных полетов со стабилизатором, установленным под различными углами. Поверхности стабилизатора оклеивались шелковинками. В полете производилась киносъемка, фиксирующая поведение шелковинок, а значит и воздушного потока на стабилизаторе. По программе было выполнено 16 полетов общей продолжительностью 16 ч 30 мин. Испытания проводил старший лейтенант Милютичев.
Среди вариаций изменения формы хвостового оперения существовал и вариант с концевыми шайбами. Данный вариант дал наихудшие результаты – срыв наступал уже на скорости 120 км/ч. Наилучший – комбинация стабилизатора, установленного под углом 10 град в сочетании с измененным профилем киля (несимметричный, выгнутый к левому борту). Кроме того, была увеличена площадь крыла. После экспериментов с хвостовым оперением, коль появилось окно в Государственных испытаниях, была доработана система всасывания и охлаждения моторов. После доработки температуру цилиндров двигателей удалось полностью загнать в пределы допуска.
Доводка вертолета заняла конец 1953 г. и весь 1954 г. За это время провели ресурсные испытания – наконец-то динамические системы отработали положенные 300 часов. На заводе № 272 в Ленинграде, тем временем, велась постройка еще трех Як-24. Головной серийный вертолет (№ 2720201) проходил заводские летные испытания на заводском аэродроме в Ленинграде. Программа испытания была утверждена министром авиационной промышленности П.В. Деменьтьевым приказом № 470сс от 2 августа 1954 г. 7 августа состоялся первый полет по программе. Летали летчик-испытатель завода № 115 капитан (уже капитан) Милютичев и летчик испытатель ЛИИ МАП Ю.А. Гарнаев. Испытания завершились 19 октября, а 25 числа того же месяца машину перегнали из Ленинграда в Москву
Поднаторевший в полетах на Як-24 Милютичев отметил улучшение устойчивости вертолета в продольном канале. Гарнаев оценил машину более критично: "Взлет требует тщательных аккуратных движений ручкой "шаг-газ" и ручкой циклического шага. Резкими движениями управления можно раскачать вертолет по всем трем осям". Впрочем, окончательная оценка представителя промышленности была положительной: "Вертолет Як-24, являющийся первым отечественным вертолетом продольной схемы с точки зрения летчика имеет целый ряд преимуществ по сравнению с вертолетами однороторной схемы и заслуживает, на мой взгляд, широкого внедрения".
Отчет о проведении заводских испытаний головного серийного Як-24 открывался знаменательной фразой: "Проведенные ЛИИ, ЦАГИ и заводом совместные летные испытания показали, что вертолет допускает нормальную эксплуатацию. Вертолет может быть передан на Государственные испытания". Александр Сергеевич Яковлев поставил свою подпись на отчете 25 ноября 1954 г. Машина удовлетворяла по летным характеристикам всем требованиям, за исключением величины практического потолка.
В третий раз на ГИ Як-24 (№ 2720201). был предъявлен 20 декабря 1954 г. Первый этап проводился с 29 декабря 1952 г. по 16 февраля 1955 г. По результатам первого этапа усилили конструкцию моторам (выявлена недостаточная усталостная прочность).
Испытания в рамках 2-го этапа ГИ проходили на двух машинах – № 2720201 и № 2720301, но 108 полетов из 126 были выполнены на 201-й машине. Ведущим летчиком испытателем являлся майор Шишов, вторым пилотом инженер-майор Кравченко. Летчики облета – инженер-нолковники Костюк, Терентьев, полковники Антипов, Прокопенко, Бровцев. подполковник Тиня- ков, майоры Борошенко и Елецкий.
Вердикт комиссии дал Яку путевку в жизнь:
Вертолет испытания выдержал и по своим летно-техническим данным соответствует Постановлению Совета Министров Союза ССР № 3821-1749сс от 5 октября 1951 г. за исключением практического потолка (4200 вместо 5500 м) . Вертолет пригоден для принятия на вооружение Советской Армии при условии устранения дефектов и недостатков. Считать необходимым постройку в 1955 г. 10-15 вертолетов для более полного выявления летно-технических возможностей и особенностей эксплуатации На вертолетах заводской серии должны быть устранены все дефекты и недостатки- Вертолет Як- 24 по технике пилотирования доступен летчику средней квалификации. Поведение вертолета Як-24 в продольном и путевом отношении более устойчиво, чем у Ми-4.