Академию Чаромский окончил в 1928 году. Его в качестве старшего инженера эскадрильи направили в Воронеж. Здесь, на аэродроме, началась будничная работа — маневры, перелеты, тренировка, давшая превосходное знакомство с практикой эксплуатации. Но только в конце 1928 года осуществляется полностью наконец детская мечта: Чаромский в соответствии с решением Государственной комиссии по его дипломному проекту направляется Управлением военно-воздушных сил республики на конструкторскую и исследовательскую работу в Научно-исследовательский автомоторный институт, где он и становится руководителем авиационного отдела.
Здесь начинается работа Чаромского по опытному авиационному моторостроению. Основной специальностью он выбирает конструирование авиационных двигателей с высоким коэффициентом полезного действия, проблему которых он считает одной из важнейших проблем авиации.
И когда из разрозненных опытных организаций, при активном участии Чаромского, был создан Центральный институт авиационного моторостроения, он развернул в этом институте буквально из ничего отдел нефтяных двигателей с рядом образцовых лабораторий, создал конструкторское бюро и поставил исследовательские работы с таким успехом, что в 1931–1933 годах под непосредственным руководством Алексея Дмитриевича не только был спроектирован первый авиационный двигатель тяжелого топлива, построены и испытаны опытные машины, но и был подготовлен для производства серийный авиационный двигатель. Отдел присвоил этой машине имя Чаромского, но по категорическому настоянию Алексея Дмитриевича, не отделявшего своей работы от работы всех сотрудников отдела, он был назван как «авиационный нефтяной первый» под маркой «АН-1».
Это первый авиационный дизель в СССР, создание которого главным образом является заслугой руководителя отдела, не только давшего тематику работ, но и непосредственно руководившего ими.
Тип двигателя, разработанного Чаромским, послужил основой для мощных быстроходных дизелей во всех областях народного хозяйства и транспорта, а созданная им дизельная лаборатория стала ведущей школой советского дизелестроения, из которой вышел ряд главных конструкторов и руководящих научных работников в дизелестроении.
Проблема авиационного дизеля оказалась для мировой инженерии все же не основной, как это казалось Чаромскому в начале его работы, когда он писал в предисловии к книге «Авиационные двигатели тяжелого топлива»:
«Дизелестроение становится основным направлением в опытно-исследовательских работах авиационного моторостроения».
Но сам он оставался все эти годы энтузиастом дизелестроения, хотя и не преуменьшая нисколько стоящих перед конструкторами трудностей.
А. Д. Чаромский.
Неудачи с авиационным дизелестроением за границей, провал работ по авиадизелям в Америке, в Англии, во Франции лишь укрепили уверенность Чаромского в правильности выбранного направления. Не справились? Значит, не сумели.
Руководящие указания и помощь партии и правительства давали Чаромскому новые силы и вдохновляли на решение новых, еще более сложных задач.
Непреклонная уверенность в возможности разрешения проблемы оправдалась лишь незадолго до войны, когда советский авиадизель был испытан не только на стенде, но и поставлен на тяжелые бомбардировщики «Пе-8».
Группа этих бомбардировщиков и совершила первый налет на Берлин летом 1941 года, произведший там огромное впечатление не на одних фашистов.
Преодолев огромное расстояние от своих боевых баз до столицы Германии, советские бомбардировщики поразили логовище фашистского зверя так неожиданно, что гитлеровское командование, сообщая в сводке об этом налете, заявило, что бомбили Берлин английские самолеты. Гитлеровцы были уверены, что для русской авиации Берлин недосягаем. Они даже оповестили весь мир о том, что их зенитная артиллерия сбила несколько этих «английских» самолетов, тем самым уличив себя во лжи, ибо на другой день англичане ответили, что в эту ночь английские самолеты не покидали своих аэродромов, а советские самолеты вернулись на свои базы.
В 1943 году Чаромскому за создание нового типа авиационного двигателя была присуждена Сталинская премия первой степени.
В течение всей войны этот двигатель нес свою боевую службу, хотя его применение в авиации, на танках, на быстроходных судах совпало с периодом освоения в производстве.