Первый советский одновинтовой вертолет взлетел в 1930 году. Это произошло... в цехе. После постройки машины существовали опасения, что на аэродроме могут возникнуть неполадки; лучше было выявить их прямо на месте, чтобы тут же устранить недоделки. «Вопреки всем правилам официальной техники безопасности, — вспоминал Черемухин, — в одном из недостроенных корпусов нашего опытного завода мы начали испытания геликоптера с моторами». Место пилота занял сам Черемухин. Первые испытания показали, что механизмы работают нормально, и ничего переделывать не требуется. В испытательный полет с аэродрома отправил вертолет тоже сам конструктор. (Сикорский так же первые полеты своих винтокрылых машин будет производить сам.) Любопытно, что оба конструктора при этом будут определенными устройствами ограничивать подъем вертолетов — это обеспечивало безопасность и позволяло в полной мере оценить управляемость машины.
После испытаний и доработок, призванных улучшить управляемость, в сентябре 1930 года вертолет впервые взлетел без ограничителей. Черемухин вспоминал: «Понемногу прибавляю газ моторам. Вращение винтов становится быстрее, и аппарат начинает как бы облегчаться и отделяться от земли. Еще газу. Аппарат поднялся на 3—4 метра и как бы остановился на этой высоте, все время покачиваясь со стороны на сторону, но поддаваясь управлению. Попробовал чуть убавить газ — аппарат снизился и повис над землей. Опять прибавил газу и, поднявшись на несколько метров, продержался некоторое время над землей, стараясь почувствовать и понять, как реагирует машина на движение ручки управления, что трясется и как держать обороты мотора. После этих нескольких напряженных минут — спуск на землю, мягкий, почти без толчка. Сразу сбрасываю газ, выключаю моторы и слезаю на землю под радостные возгласы одобрения группы работников нашего коллектива...»
Когда вертолет стал принимать более-менее законченный вид, аэродром посетил М.Н. Тухачевский. А.М. Черемухин поднял машину для демонстрационного полета и, набрав высоту 10—15 метров, перешел в горизонтальный полет по направлению к границе аэродрома. Еще поднявшись до 30—35 метров, он повернул, и обошел аэродром по периметру. Затем вернулся к центру аэродрома и опустился на нанесенный заранее краской круг.
Тухачевскому машина понравилась, и он предложил пустить ее в серию.
«Первый блин» оказался отнюдь не комом. 1 августа 1932 года машина поднялась на 160 метров, 3 августа — на 230, 5 августа — на 285. День 14 августа стал очень волнующим — конструктору удалось поднять свою машину на очень большую высоту, но вертолет внезапно стал раскачиваться. Благополучно сесть на аэродром было непросто — но зато каким получился результат! 605 метров высоты! Это при том, что официальный мировой рекорд, поставленный на геликоптере «Асканио», составлял в то время 18 метров. К сожалению, условия секретности не позволили заявить тогда о советском приоритете.
У рекордного аппарата 1-ЭА был дублер, который назывался 3-ЭА, а после доработки получил название 5-ЭА. С 1930 по 1938 год Черемухин провел 375 испытаний, из них 64 — в свободном полете.
Как выяснилось, решение конструктора самому испытывать аппарат оказалось правильным. Оно спасло, по крайней мере, одну жизнь. Однажды из-за недостаточно жесткого крепления одну лопасть оторвало, и только инженерное чутье позволило испытателю выбрать правильный режим спуска.
В 1933 году А.М. Черемухин прибавил к царским наградам орден Красной Звезды.
Накопленный при проектировании опыт был использован в создании 11-ЭА. Занимался конструктор также и автожирами, представлявшими собой что-то вроде гибрида самолета и вертолета. В ноябре 1931 года в воздух поднялся первый советский автожир, 2-ЭА. После того, как был создан второй автожир, А-4, в Киеве началось серийное производство этой машины. Принимал участие конструктор и в создании автожиров А-6 и А-8. Создатель вертолетов М.Л. Миль позднее говорил: «Алексей Михайлович стоял по существу у колыбели современных вертолетов не только как конструктор 1-го геликоптера, — он руководил развитием автожиров, которые мы тогда проектировали. Мы у него научились всему тому, что мы сейчас умеем».
В феврале 1937 года решением ВАК А.М. Черемухину было присвоено звание доктора технических наук без защиты диссертации. А в середине ноября 1937 года его уволили из ЦАГИ.
А.М. Черемухина освободили от работы, но поначалу не арестовали. Скрывая от домашних, что он уволен и что на него готовят «дело», он уходил рано утром и бродил по городу. Это продолжалось на протяжении полутора месяцев. 4 января 1938 года его арестовали.
Л. Будумян, школьный приятель сына Черемухина Юры, вспоминал: