В Нижнем Новгороде Нестеров знакомится с одним из учеников Н. Е. Жуковского — П. П. Соколовым, под руководством которого продолжает изучать теоретические труды в области воздухоплавания и авиации. Вскоре Петру Николаевичу удалось побывать в Петербурге, где он, наконец, увидел полеты русских авиаторов. Желание посвятить себя службе в авиации еще более укрепилось в нем. Однако первая попытка поступить в летную школу окончилась неудачей. Возвратившись в Нижний Новгород, Нестеров решил овладеть хотя бы полетом на планере— этой первой ступенью авиации. В 1911 году Нестеров с помощью П. П. Соколова разработал и сам построил планер бипланного типа, на котором успешно осуществлял подъемы в воздух. Большие толпы зрителей собирались смотреть на полеты П. Н. Нестерова. Многие из зрителей помогали не раз Петру Николаевичу разгонять планер перед подъемом его в воздух.
Пытливый, творческий ум Нестерова не знал покоя. Освоив полет на планере, он решил заняться разработкой самолета собственной конструкции. Деятельное участие в разработке проекта принимал П. П. Соколов, ставший близким другом и советчиком Нестерова. Когда проект самолета был готов, Петр Николаевич снова отправился в Петербург.
Как заявлял о своем проекте Нестеров, он стремился создать самолет с органами управления, дающими возможность подражать полету птиц.
Однако в столице молодому изобретателю пришлось пережить г новое разочарование. Нестеров предполагал, что его успехи в летном деле произведут впечатление на руководителей военного ведомства, занимающихся авиацией, и они помогут ему осуществить постройку самолета и поступить в летную школу. Эти надежды не оправдались. Никто не обратил внимания на молодого энтузиаста летного дела. Помощник военного министра, к которому обратился Петр Николаевич с просьбой оказать помощь в постройке спроектированного им самолета и зачислении его в летную школу, уклонился от решения этого вопроса. Дав в принципе положительный ответ, он направил Нестерова в Главное военно-инженерное управление, снискавшее себе дурную славу непреодолимой преграды на пути отечественных изобретений. Немало выдающихся русских изобретений было законсервировано чиновниками Главного военно-инженерного управления. Так было с самолетом А. Ф. Можайского, с авиационным парашютом Г. Е. Котельникова, та же участь постигла и проект самолета, представленного Нестеровым. Не разобравшись в сущности предложения, «специалисты» из Главного военно-инженерного управления забраковали проект и отказали в выдаче денег на постройку самолета.
«Против теории управления, — говорил впоследствии Петр Николаевич, — мне ничего не могли возразить, так как она была ясна. Но я проповедовал крены, которые считались тогда опасными, и это вызвало у них сомнение».
Действительно, комиссия, рассматривавшая предложение Нестерова, заявила, что проект фантастичен и якобы это происходит потому, что Нестеров никогда не летал на самолетах. Отклонив проект, чиновники военного министерства распорядились о зачислении Нестерова не в авиационную школу, как он просил, а в воздухоплавательную.
Нестерову, практически отлично владевшему управлением аэростата, в воздухоплавательной школе пришлось по существу заниматься повторением пройденного. Во время пребывания в этой школе Нестеров продолжал разрабатывать проект самолета оригинальной конструкции. Этот проект, однако, был также отклонен. Окончив весной 1912 года воздухоплавательную школу по первому разряду и получив звание пилота-воздухоплавателя, Петр Николаевич возобновил хлопоты о переводе его в летную школу. 7 апреля 1912 г. он подает об этом рапорт. Наконец просьба Нестерова была удовлетворена и его зачислили слушателем Гатчинской военно-авиационной школы, преобразованной из авиационного отдела Офицерской воздухоплавательной школы.
Это был период, когда военное ведомство царской России, напуганное быстрым развитием авиации за границей, осознало необходимость увеличения численности своей военной авиации. В одном из официальных документов того периода было сказано: «Успехи, достигнутые в деле авиации, побудили военное ведомство принять меры к снабжению каждой из воздухоплавательных частей аэропланами с устройством аэродромов для обучения на аэропланах».
Воздухоплавательные части, имевшие аэростаты, стали получать и самолеты. Но не хватало летных кадров. Да их и неоткуда было черпать. В России до 1912 года фактически существовала только одна летная школа под Севастополем, которая в конце 1911 года сделала первый выпуск небольшой группы пилотов. Назрела необходимость в создании еще ряда авиационных школ по подготовке летчиков. Гатчинская авиационная школа после Севастопольской стала одним из наиболее крупных авиационных учебных заведений в дореволюционной России.