Чтобы укрепить свои позиции в отношении ракетоплана и приблизить эту разработку к практическим нуждам, Королёв организовал экспертизу эскизного проекта специалистами Военно-воздушной академии имени Жуковского. Перед ними был поставлен вопрос об оценке разрабатываемой конструкции в качестве одноместного истребителя. С этой целью эскизный проект конструкторы дополнили расчетами перехвата и преследования. На запрос, отправленный 22 ноября, вскоре было получено заключение, в котором говорилось, что в принципе допустимо уже сейчас использовать такие самолеты на фронте для ведения реального боя. Окончательный вывод экспертов звучал так: «Дальнейшие работы над ракетными двигателями и широкое их внедрение в авиацию являются необходимыми и сулят перспективы, о каких в других областях авиационной техники нельзя и мечтать».

В декабре 1936 года РНИИ в ходе очередной реорганизации был переименован в Научно-исследовательский институт № 3 (НИИ-3) Наркомата оборонной промышленности. Изменения коснулись и его структуры: вместо отделов появились десять отдельных расширенных групп и лабораторий с непосредственным подчинением дирекции. Сергей Королёв возглавил 3-ю группу. В обозначении всех разрабатывавшихся им объектов первая цифра «2» была заменена на цифру «3». Так, самолет «218» с ракетным двигателем получил индекс «318» (группа 3, тема 18), а экспериментальный ракетоплан «218-1» – индекс «318-1».

Если до того сотрудники института еще могли позволять себе разнообразные гражданские «вольности», то теперь их учреждение окончательно превратилось в «режимный объект», направленность работ которого была строго засекречена. Группа Королёва занималась проектированием ракетоплана и крылатых ракет. Она расположилась в конструкторском зале и в небольшом кабинете, специально выгороженном из зала для совещаний.

В тот период у Сергея Королёва далеко не всё складывалось удачно. К примеру, в апреле 1937 года конструктор претендовал на звание профессора, и Иван Клеймёнов подтвердил свое согласие на утверждение этого звания. Тем не менее экспертная машиностроительная комиссия отказала Королёву, мотивируя решение тем, что у него нет «научного труда, равноценного кандидатской диссертации». Впрочем, комиссия рекомендовала присвоить конструктору ученое звание «старшего научного сотрудника института». Осенью Королёв предпринял еще одну попытку стать профессором, и опять неудачную.

И все же работа шла, проекты развивались. Главным направлением деятельности в 1937 году стало создание и испытание «объекта 606» – ракетного двигателя «ОРМ-65» с автоматическим пуском, модифицированного Глушко под установку на пилотируемый аппарат. В конце февраля Валентин Петрович подготовил подробное описание конструкции двигателя, отличавшееся академической обстоятельностью. В нем он особо подчеркивал: «Отличительной чертой двигателя ОРМ-65 по сравнению с различными ракетными двигателями, разрабатываемыми в СССР и за рубежом, является использование в качестве компонентов жидкого топлива азотной кислоты и нефтепродуктов».

Началось переоборудование планера «СК-9» в ракетоплан. На нем установили герметичные алюминиевые ванны с топливными баками для высококонцентрированной кислоты и керосина. Двигатель располагался в хвостовой части фюзеляжа, под нижним срезом руля управления. Огневые испытания проводились в два этапа: на первом двигатель устанавливался за броневой плитой, на втором – непосредственно на подмоторной раме ракетоплана.

Поскольку тема ракетных двигателей с кислородом в качестве окислителя была временно исключена из рабочих планов НИИ-3, ее «адепты» Михаил Тихонравов и Леонид Душкин переключились на новый проект, фактически перейдя на тематику, которой занимался Валентин Глушко. К этим же работам присоединился военный инженер-механик Андрей Григорьевич Костиков, которому предстояло сыграть роковую роль в судьбе многих видных ракетчиков. Группа проводила предварительные исследования рабочих процессов в двигателях на модельных установках, накапливая опытный материал для дальнейших теоретических обобщений. За успешное ведение программы, в том числе за постройку «ОРМ-65», в марте 1937 года руководство НИИ-3 и ведущие инженеры получили большую денежную премию от своего наркомата.