Настал черед стартовать с трамплина В.Г.Пугачеву на Су-27К. Самолет был установлен на первую стартовую позицию (дистанция разбега 105 м) и стал готовиться к взлету. Этому предшествовала оперативная доработка газоотражательного щита. Генеральный конструктор М.П.Симонов обратил внимание на то, что часть горячих выхлопных газов, отражаясь от поднятого под углом 60° в непосредственной близости от сопел истребителя щита, может повредить конструкцию самолета и попасть в воздухозаборники самолетных двигателей. Чтобы избежать этих опасных явлений, Симонов предложил уменьшить угол наклона газоотбойного щита. Поскольку механизм подъема щита не имел промежуточных положений, предложение Генерального конструктора было реализовано путем принудительной фиксации щита под углом 45° посредством наскоро сваренных подкосов. При этом не было учтено, что алюминиевые плиты облицовки газоотбойного щита, под которыми циркулировала охлаждающая щит забортная вода и ранее прижимавшиеся к силовой конструкции выхлопными газами работающих на форсаже двигателей, теперь, при изменении угла наклона щита, стали работать на срез.
После того, как срочная переделка щита была закончена, а Пугачев запустил двигатели и стал готовиться к взлету, произошла еще одна неприятность: не сработали с первого раза стартовые задержники, в результате чего Т10К-2, простояв на форсаже лишних почти 10 секунд, прожег струями своих реактивных двигателей арматуру поднятого газоотбойного щита, вызвав отрыв шести охлаждаемых пластин. Стартовую позицию окутало густое облако пара от вырвавшейся на свободу и мгновенно испаряющейся охлаждающей щит морской воды, а оторвавшиеся весьма нелегкие и раскаленные пластины разлетелись по палубе, к счастью не причинив никому вреда.
Взлет пришлось отложить. Истребитель перекатили на угловую палубу, откуда, из точки между второй и третьей стартовыми позициями, не оборудованной ни задержниками, ни газоотражательным щитом, Пугачев выполнил стремительный взлет с трамплина и совершил перелет на аэродром Саки.
Прибывшая на следующий день на корабль на нескольких вертолетах многочисленная комиссия из представителей командования ВВС, оборонного отдела ЦК КПСС и Министерства авиационной промышленности, до которых дошла информация о событиях на «Тбилиси», случившихся без их ведома и одобрения, задав немало вопросов, так и не нашла, к чему придраться. Первые посадки и взлеты состоялись. Состоялись вопреки действующим инструкциям. Но иначе и не могло быть. Все что происходило на корабле в конце октября и в первые дни ноября 1989 г. не имело прецедентов в отечественной истории, а, следовательно, и не могло подчиняться существующим бюрократическим документам.
Полеты на ТАКР были приостановлены. Летно-конструкторские испытания на корабле были продолжены только после проведения ряда совещаний в Москве, уже после ноябрьских праздников. К этому времени были расшифрованы записи бортовых систем объективного контроля корабельных самолетов, проведен анализ сделанных видеозаписей и другой информации контрольно-записывающей аппаратуры. Все это свидетельствовало о том, что полеты на «Тбилиси» можно продолжать. Вторая посадка Су-27К на корабль состоялась 13 ноября.
Основной объем испытаний Су-27К на «Тбилиси» в ходе ЛКИ был выполнен летчиком-испытателем «ОКБ Сухого» Героем Советского Союза В.Г.Пугачевым. Кроме того, особенности посадки и взлета на корабле опробовали и военные испытатели из Крымского филиала ГНИКИ ВВС. Вначале военными летчиками-испытателями Ю.А.Семкиным и В.А.Россошанским было выполнено несколько ознакомительных облетов корабля и имитаций захода на посадку на палубу на обычном серийном Су-27 с бортовым № 42, а затем 1 7 ноября 1989 г. командир испытательного полка ГНИКИ ВВС полковник Ю.А.Семкин совершил первую самостоятельную посадку на самолете Су-27К (Т10К-2) на палубу ТАКР «Тбилиси». За ним последовал полковник В.Н.Кондауров на МиГ-29К №311.
В дальнейшем Ю.А.Семкиным и В.Г.Пугачевым было выполнено несколько взлетов с корабля с последовательным наращиванием взлетной массы Су-27К. Эти испытания показали, что с полной заправкой топливных баков и четырьмя ракетами (взлетная масса почти 30 000 кг) истребитель уверенно взлетает с первой стартовой позиции при скорости хода корабля 7 уз. А при ходе корабля 15 узлов с 3-й стартовой позиции допустим взлет самолета с полной заправкой топливом и максимальным боекомплектом ракет «воздух-воздух» (взлетная масса 32 200 кг). Полеты проводились при волнении моря до 4-5 баллов, при разных скоростях хода корабля и силе встречного ветра.
В конце программы ЛКИ одну посадку на корабль и взлет с трамплина совершил на Т10К-2 и летчик-испытатель «ОКБ Сухого» Е.И.Фролов – в дальнейшем Герой Российской Федерации, летчик-испытатель 1 класса, непревзойденный мастер пилотажа на сверхманевренной модификации истребителя Су-35, оснащенной двигателями с управляемым вектором тяги.