Ведущим конструктором по «РП-318-1» после ареста Королева был назначен инженер Щербаков, автор ряда проектов высотных планеров. Ведущим конструктором по двигательной установке стал инженер Арвид Палло.
На ракетоплан установили азотно-кислотно-керосиновый двигатель «РДА-1-150» конструкции Леонида Душкина. И в феврале 1939 года начались наземные огневые испытания двигательной установки «РДА-1-150». К октябрю состоялось свыше 100 пусков, в ходе которых отрабатывались системы двигательной установки и снимались ее характеристики. Летчик-испытатель Владимир Павлович Федоров, которому поручалось пилотирование этой необычной машины, осваивал приемы пуска и управления работой двигателя.
Были отработаны следующие параметры двигательной установки: максимальная тяга — 150 килограммов, минимальная — 50 килограммов, время работы на максимальном режиме — 112 секунд. Двигатель обладал устойчивым регулированием тяги.
В свободном полете «СК-9» испытывали еще в январе. При этом баки двигательной установки заполняли разным количеством топлива. Несмотря на возросший почти на 30 процентов полетный вес, планер сохранял высокие полетные качества.
В январе 1940 года ракетоплан привезли на один из подмосковных аэродромов. Здесь провели последние свободные полеты и пять наземных огневых испытаний ЖРД прямо на планере. Специальная комиссия представителей промышленности и научно-исследовательских учреждений постановила допустить машину к ракетному полету.
В конечном виде «РП-318-1» имел следующие характеристики: полный стартовый вес — 636,8 килограмма, вес двигательной установки — 136,8 килограмма, вес топлива — 75 килограммов, вес пилота с парашютом — 80 килограммов, длина — 7,44 метра, размах крыла — 17 метров. Ввиду изношенности планера максимальная скорость была ограничена до 160 км/ч. После ее достижения полет должен был производиться с набором высоты.
Исторический полет ракетоплана «РП-318-1» состоялся 28 февраля 1940 года. Самолет-буксировщик «Р-5» несколько раз прорулил по взлетному полю, подготавливая взлетную дорожку в глубоком снегу. Федоров занял место в кабине пилота.
В 17 часов 28 минут самолет-буксировщик пошел на взлет. На высоте 2800 метров ракетоплан отцепился от буксировщика. Федоров включил ракетный двигатель. Наблюдавшие за полетом видели, как за ракетопланом появилось сначала серое облачко от зажигательной пирошашки, а затем пошел бурый дым. Двигатель заработал на пусковом режиме. Наконец показалась огненная струя длиной около метра. Ракетоплан стал быстро набирать скорость и перешел в полет с набором высоты.
В отчете об этом Федоров пишет так:
«…После отцепки установил скорость 80 км/ч. Выждав приближение самолета Р-5, наблюдавшего за мной, начал включение ракетного двигателя. Включение двигателя произвел на высоте 2600 м согласно инструкции. Пуск РД прошел нормально. Все контрольные приборы работали хорошо. По включении РД был слышен ровный нерезкий шум. <..> Примерно за 5–6 с после включения РД скорость полета возросла с 80 до 140 км/ч. Я установил режим полета с набором высоты 120 км/ч и держал его все время работы РД. По показаниям вариометра подъем проходил со скоростью 3 м/с. В продолжение всей работы РД в течение 110 с был произведен набор высоты 300 м. По израсходовании компонентов топлива перекрыл топливные краны и снял давление. Это произошло на высоте 2900 м.
После включения РД нарастание скорости происходило очень плавно. На всем протяжении работы РД никакого влияния на управляемость РП-318 мною замечено не было. Планер вел себя нормально — вибраций не ощущалось.
Нарастание скорости от работающего РД и использование ее для набора высоты у меня, как у летчика, оставило очень приятное ощущение. После выключения спуск происходил нормально. Во время спуска был произведен ряд глубоких спиралей, боевых разворотов на скоростях от 100 до 165 км/ч. Расчет и посадка — нормальные».
10 и 19 марта 1940 года состоялись еще два успешных полета. Они убедительно доказали, что техника ракетного двигателестроения в Советском Союзе достигла такого уровня, когда строительство ракетопланов с ЖРД могло стать вполне будничным делом. Однако история распорядилась иначе…