За период 1926-29 г.г. в НИИ ВВС было испытано 960 объектов авиационной техники и вооружений, в том числе 195 самолетов, 421 объект спецоборудования и 61 объект вооружений; проведено 88 научно-исследовательских работ, издано 65 печатных работ, переучено на новую технику 60 летчиков строевых частей.
В сентябре 1927 г. в НИИ ВВС поступил на испытание истребитель цельнометаллический конструкции И-4. Испытания И-4 проводили М.М.Громов, А.Ф.Анисимов, А.Б.Юмашев, И.Ф.Козлов По результатам испытаний в декабре 1927 г. было принято решение о запуске И-4 в серийное производство. В январе 1928 г. был изготовлен и принят на испытание новый опытный экземпляр самолета У-2. Испытание проводил М.М.Громов. НИИ ВВС все чаще проводил инициативные работы, так в 1929 г. по предложению А.Б. Юмашева и по им же разработанной методике начали проводиться испытания самолетов на устойчивость и штопор.
В связи с развитием ВВС и расширением круга задач, решаемых Институтом, на повестку дня встал вопрос о его реорганизации с целью превращения в единый технический центр и основной контрольный орган ВВС. Приказом РВС СССР от 26 июня 1929 г. было введено новое положение об Институте, согласно которому он становился «техническим контрольным средством ВВС и имел своим назначением производство научно- испытательных работ по всем отраслям применения Военно-Воздушных Сил и по усовершенствованию их материальной части и вооружения». Подчинение Института осталось прежним.
Институт значительно расширился, в него вошло 11 отделов:
– 1-й отдел, применения: летные испытания авиационной техники и разработка тактики боевого применения;
– 2-й отдел, воздушных испытаний: опытное производство, испытания и эксплуатация самолетов;
– 3-й отдел, вооружение;
– 4-й отдел, аэронавигационный: испытания аэронавигационного оборудования самолетов, изучение вопросов аэронавигации;
– 5-й отдел, технический: вопросы эксплуатации самолетов, рассмотрение проектов изменений и доработок авиационной техники и парашютов, выдача заключений по изделиям, проведение химических анализов материалов, ГСМ по заданию других отделов Института, разработка пособий, наставлений и руководств;
– 6-й отдел, винтомоторный: испытание авиадвигателей, исследования и подбор топливных смесей для новых двигателей, с 1930 г. возглавил все работы по авиационным ГСМ;
– 7-й отдел, радио: испытания самолетной и наземной радиоаппаратуры;
– 8-й отдел, электротехнический: испытания электрооборудования самолетов и светотехнического оборудования аэродромов;
– 9-й отдел, аэросъемочный (фототехнический): испытания фотооборудования самолетов и исследования различных образцов фотоматериалов;
– 10-й отдел, воздухоплавательный: испытания аэростатов, дирижаблей, лебедок, гондол, гондольных парашютов, снаряжения аэростатов, воздухоплавательных материалов;
– 11-й отдел, административно- технический и санитарной части: снабжение, ремонт, обеспечение всех работ проводимых в Институте.
Очередное структурное реформирование НИИ ВВС претерпел в мае 1931 г., когда количество отделов увеличили до 19, сформировали авиапарк, авиагруппу и Центральный авиационный полигон. Авиагруппа вскоре была преобразована в авиабригаду, первым командиром которой стал А.А.Туржанский. В бригаде работали летчики А.Б. Юмашев, М.М. Громов, С.М. Иванов, А.Ф. Анисимов, П.М. Стефановский, В.А. Степанченок, И.Ф. Петров, И.Ф. Козлов, Ж.В. Паунтас, В.О. Писаренко, В.Г. Рахов, А.Г. Растригин, В.И. Фортинский, В.М. Жарновский. Ощущая острую нехватку личного состава, командование авиабригады с разрешения начальника ВВС Я.И. Алксниса в 1931 г. совершило инспекторскую поездку по строевым частям ВВС и отобрало летчиков для НИИ ВВС, в их число попал и Г.Ф.Байдуков. Несколько раньше по ходатайству ряда работников в НИИ ВВС из ОСАВИАХИМА был переведен В.П. Чкалов.
Общее количество военнослужащих в Институте по состоянию на 1 декабря 1932 г. составляло 1210 человек, из них 112 человек летно-штурманского и 350 человек инженерно-технического состава. Кроме того, в Институте работало 763 человека вольнонаемных, из них 138 человек инженерно-технического состава и 374 рабочих. Штатный самолетный парк НИИ ВВС состоял из 67 самолетов типа ТБ-1, ТБ-3, ТБ-4, Р-5, Р-6, И-5, У-2; в том числе бомбардировщиков и разведчиков – 31, одноместных истребителей – 5, двухместных – 6 и многоместных – 5.