В аэродинамической лаборатории С. А. Чаплыгина Ветчинкин много лет возглавлял общетеоретическую группу, но и влиянию авторитетнейшего ученого не могла поддаться душевная независимость руководителя группы. У него каждый выводил свои формулы, не считаясь с единым направлением лаборатории. Тем не менее общетеоретический отдел под руководством Ветчинкина в 1925/26 году закончил работу по аэродинамическому расчету, динамике и нормам прочности самолета. Для полной законченности всей работы требовалось лишь произвести значительное количество лётных испытаний на специально оборудованном самолете.
Никакой материальной части и даже своей лётной станции ЦАГИ в то время не имел. Это обстоятельство не смутило Ветчинкина. Еще в 1918 году он прошел курс пилотажа в Московской авиационной школе и получил звание пилота.
Став пилотом, Ветчинкин решил сам взяться за организацию лётно-исследовательской работы, чтобы лично и непосредственно узнать, подчиняется ли натуральный самолет в полете тем формулам, которые выводили он, его товарищи и их учитель.
Первые натурные опыты по динамике самолета Ветчинкин производил, так сказать, на свой риск и страх. Он отправлялся на аэродром, захватив с собой обыкновенные пружинные весы из домашнего хозяйства своей матери и гири. На самолете он занимал место наблюдателя, имея перед собой весы с подвешенными гирями, в общей сумме составляющими 3,5 фунта. К пуговицам пальто он подвязывал карандаш на длинной веревочке и блокнот. Блокнот прокалывался дыроколом в шести местах и через все шесть отверстий опять-таки подвязывался к пуговицам пальто. Эти предосторожности были не лишними, потому что Владимир Петрович для исследования занимавшего его вопроса заставлял летчика проделывать в воздухе все фигуры высшего пилотажа, начиная от «мертвой петли» и кончая переворотом через крыло.
С такой аппаратурой В. П. Ветчинкину удалось установить, что, скажем, на вираже весы с гирями в 3,5 фунта показывали вес в 6–8 фунтов, а на петлях — до 14 фунтов.
В результате опытов экспериментатор нашел, что при всех положениях самолета в полете перегрузка никогда не бывает больше четырехкратной.
В 1926 году общетеоретический отдел под руководством Ветчинкина создал у себя экспериментальную группу и взялся за организацию лётных испытаний в больших размерах.
Экспериментальная группа начала действовать 1 декабря 1927 года. В этот день был доставлен на аэродром первый самолет для исследования в натуре. Это был «АНТ-3». Затем началась постройка ангаров, конструирование различных приборов для исследований и поверочной лаборатории для них.
Сначала при выработке методики испытаний пользовались самыми простыми приборами. Большой точностью они не отличались, а показания их записывались от руки экспериментатором, помещавшимся в самолете.
С таким положением дела мирились недолго. Постепенно начали создавать новые, очень точные приборы, а когда выяснилась необходимость одновременной записи показаний всех приборов, решили воспользоваться киносъемкой. Это была большая находка. На самолете позади летчика на специальной арматурной доске монтировались все приборы, показания которых одновременно и фиксировались киноаппаратом на обыкновенной киноленте. При просмотре ленты можно было видеть показания приборов и по ним судить о том, что происходило с самолетом в воздухе.
Приборы показывали не только время, высоту, скорость, положение самолета, но и температуру воздуха и барометрическое давление. Расшифровывая снимки, опытный исследователь по заснятым кадрам восстанавливал полную и верную картину того, как вел себя самолет в воздухе при тех или иных условиях.
Киноаппарат для данной цели был особенно оценен, когда начались работы по исследованию штопора на одноместном истребителе, где экспериментатору не было места. Киноаппарат автоматизировали, и приводил его в действие пилот. Он нажимал гашетку, и киноаппарат делал нужное количество снимков.
Исследования в натуре внесли ясность во многие вопросы аэродинамики и динамики самолета, доселе остававшиеся без ответа.
Пожалуй, эти работы представляют для нас наибольший интерес, и стоит по ним проследить это постоянное, хотя и не сразу видимое воздействие авиационной науки на конструкторскую мысль.
В те годы весь мир занимался проблемой безопасности самолета в штопоре: так было названо снижение самолета по спирали при наличии быстрого вращения около его вертикальной оси. В опасное положение штопора самолет может войти сам по себе, при наличии некоторых обстоятельств, без всякого желания со стороны летчика. Если самолет не выйдет из опасной фигуры, несмотря на все принятые летчиком меры, гибель машины неизбежна, причем гибель катастрофическая, ибо самолет врезается в землю с большой силой. Долгое время практики лётного дела не знали средств, как предотвратить катастрофу в результате невыхода самолета из штопора. А катастроф такого рода было очень много, и чем дальше, тем они становились все более и более необъяснимыми.