Поскольку специалистов тогда было мало, перечисленных двигателистов не послали на исправительно-трудовые работы, а использовали по назначению. Заключенные должны были заняться созданием мощных дизельных моторов. За 1932—1934 годы эти коллективы спроектировали и построили серию моторов марки ФЭД («Феликс Эдмундович Дзержинский») для бомбардировщиков семейства ТБ. Эти были Х-образные 24-цилиндровые двигатели, развивавшие мощность свыше 1200 л.с. на высоте 3000 метров. В 1932 году в ЦИАМ под руководством Б.С. Стечкина был построен Х-образный авиадизель ФЭД-8 для бомбардировщика ТБ-5. После ликвидации Особого бюро доводка ФЭД-8 продолжалась в ЦИАМ вплоть до 1934 г., но положительных результатов добиться не удалось — да в этом и не было больше нужды, поскольку ТБ-5 так и не выпустили.
Тем не менее эти работы помогли повысить уровень проектирования дизелей. К тому же в своем отделе Чаромский много занимался исследованием зарубежных авиационных дизелей. Экономичность дизеля в авиации сулила серьезное увеличение дальности. Кроме того, авиадизель использовал сравнительно дешевый керосин, в то время как высокооктановый авиационный бензин СССР приходилось в большом количестве импортировать из США. К сожалению, эксперименты с авиадизелем долго не давали хороших результатов. Авиационный дизель пытались построить в разных странах, но эти образцы имели различные недостатки, причем ресурс неизменно оказывался мал. Настоящим прорывом стал двигатель конструктора Вульфсона «Паккард», который проработал сравнительно большой срок и стал первым серийным двигателем. В 1930 г. советские представители приобрели два серийных экземпляра и комплект чертежей «Паккарда». Авиатресту поставили задачу наладить производство по образцу заокеанской новинки.
Испытания дизельного «Паккарда» провели в созданном накануне в Москве Институте авиационного моторостроения (ИАМ). В ходе испытаний у «Паккарда» выявилось немало дефектов, тем не менее Чаромский назвал Вульфсона «гениальным конструктором мотора «Паккарда». В СССР в серию мотор не пошел, но вдохновил на создание советского авиадизеля. Чаромским лично и под его руководством было создано около 15 проектов опытных четырехтактных и двухтактных дизелей различных схем, а в 1936 г. появился авиационный дизель АН-1, самый мощный в те годы. Занимались дизелями и в других организациях, но преимущество было у отдела Чаромского, поскольку остальные коллективы, работавшие над авиадизелями, не имели собственной производственной базы и им приходилось заказывать детали и узлы на серийных заводах, а у руководства заводов отсутствовала мотивация для изготовления трудоемких опытных образцов. К тому же в распоряжении Чаромского находился неплохо оснащенный экспериментальный завод ЦИАМ. В конце 1931 г. в Управление ВВС был представлен эскизный проект двигателя, получившего обозначение АН-1 («авиационный нефтяной»).
Первый опытный образец АН-1 изготовили летом 1933 г. В первый раз новый двигатель проходил государственные испытания в октябре-ноябре 1935 г. Его номинальная мощность был 750 л.с., а максимальная — 814 л.с. К сожалению, в ходе испытаний дизель смог проработать всего 50 ч. В январе 1936 г. после внесения ряда изменений АН-1 повторно пошел на государственные испытания. Масса двигателя в процессе доводки существенно выросла: после доводки и применения местных усилений она составила 1021 кг. Результаты испытаний, в общем, были удовлетворительные: Чаромскому предложили выпустить опытную партию из 35—40 дизелей и провести испытания мотора в воздухе.
Государственные испытания дизеля АН-1 на самолете АНТ-36 (РД-Д — «рекорд дальности— дизельный») проводились летом 1936 г. В ходе испытаний произошли две поломки дизеля, однако вывод, несмотря на дефекты, госкомиссия сделала положительный: «Дизель в целом работает надежно». Дальность полета машины с запасом топлива 3500 кг получилась равной 10 800 км, по расчетам она могла увеличиться до 12 000 км. На основе накопленного технического задела началось создание дальнего высотного самолета БОК-15.
Поскольку АН-1 продемонстрировал возможность дальнейшего наращивания мощности до 850 л.с., в мае 1935 г. ВВС выдали новое техническое задание. На созданном в 1936 г. новом АН-1А применили односкоростной ПЦН конструкции П.И. Орлова. Двигатель был форсирован до расчетной максимальной мощности 900 л.с., его масса достигла 1040 кг. В апреле 1936 г. новый вариант впервые поставили на стенд, а в январе 1937 г. дизель прошел 100-часовые госиспытания, на которых развил максимальную мощность в 913 л.с.
Нарком А.И. Шахурин вспоминал о Чаромском в книге «Крылья победы»: