Само по себе создание такого самолета и его полеты уже были грандиозным успехом. Но Сикорский справедливо считал, что мощности двух двигателей недостаточно для полетов на дальние расстояния; кроме того, «Гранд» пока не поднимался выше ста метров. Поэтому в самом конце апреля (или начале мая по новому стилю) 1913 года аэроплан встал на доработку. К двум двигателям добавились еще два, развернутые винтами назад, появились новые радиаторы и топливные системы, цельноповоротные кили, новое шасси, а на выступающем «балконе» кабины установили прожектор. Масса самолета возросла на 400 килограммов. Четырехмоторная версия получила новое название – «Гранд Балтийский», которое затем сменилось на «Большой Балтийский» (иногда для простоты говорили и просто «Большой»).

Первый в мире четырехмоторный самолет совершил первый полет 10 мая 1913 года, причем самолет уверенно летел и на трех моторах. Улучшились и другие показатели: скорость возросла и достигала теперь 100 километров в час, дальность полета составила 170 километров, аэроплан мог уверенно подниматься до пятисот метров. Газета «Новое время» писала: «13 мая на Корпусном аэродроме после очень удачной сдачи Военному ведомству нескольких «Ньюпоров» авиатор-конструктор И. Сикорский вместе с 4 пассажирами совершил блестящий, вполне удавшийся полет на аппарате своей конструкции «Большой» (бывший «Гранд»). Поднявшись на высоту около 100 м, он на полчаса (не при полной силе газа) развил скорость до 100 км/ч, очень хорошо сделал несколько крупных виражей и плавно опустился. Наблюдавшая за этим публика устроила авиатору горячие овации. Этим полетом наглядно опровергнуты предсказания некоторых иностранных конструкторов о том, что «Большой» не будет в состоянии летать».

В ходе полетов Сикорский раз за разом испытывал свое детище на прочность, задавая все более и более сложные условия. Пассажиры «Большого Балтийского» то собирались на «балконе» и в кабине, то перемещались по всему фюзеляжу. Выяснилось, что устойчивость самолета от этого никак не зависит. Аэроплан также вполне «спокойно» отреагировал на инцидент 12 июня, когда на высоте 15 метров внезапно лопнула расчалка и попала в пропеллер, разнеся его на куски. Осколки винта пробили верхнее крыло, но самолет сохранил устойчивость, и Сикорский успешно приземлился. Когда в другом полете самолет попал в полосу сплошного дождя, пилот повел огромную машину по приборам, с нулевой видимостью, и опять-таки совершил благополучную посадку.

Один из полетов «Большого Балтийского» мог завершиться трагически. На высоте 800 метров над Петербургом внезапно «залихорадило» крайний правый двигатель. Выяснилось, что он вот-вот сорвется вниз, так как лопнуло его крепление. Тогда механик Василий Панасюк, держась за леера, подобрался к двигателю прямо по крылу и зафиксировал его на месте. Самолет спокойно долетел до аэродрома и уверенно сел. Это был первый в истории случай ремонта двигателя прямо во время полета.

В июле 1913-го самолет снова встал на доработку: выяснилось, что обращенные назад двигатели плохо охлаждаются. Поэтому все двигатели были переустановлены пропеллерами вперед на сильно упрощенных моторамах, а в обшивку самолета было добавлено множество элементов из алюминия. Эта версия стала весить еще на 100 килограммов больше, а потолок полета вырос до 600 метров; первый полет состоялся 23 июля 1913 года. В его ходе выяснилось, что охлаждение двигателей улучшилось, а аэроплан уверенно летел с двумя выключенными моторами. Эту машину публика окрестила «Русским Витязем», это название было написано на борту самолета, там же разместили изображение государственного герба России. 2 августа 1913 года на «Русском Витязе» был установлен мировой рекорд грузоподъемности – самолет с семью пассажирами находился в воздухе 1 час 54 минуты.