До середины 1943 года 381‑й завод ничем выдающимся себя проявить не успел. Биография этого предприятия началась летом 1940 года, когда в пригороде Ленинграда развернулось строительство большого авиационного комплекса и началась организация двух авиационных заводов – № 380 и № 381. Головным был определен завод № 381, и на нем предполагалось освоить выпуск самолетов‑штурмовиков Ил‑2. Директором завода был назначен Т. X. Филимончук, главным конструктором – В. Н. Бугайский. Изготовление бронекорпусов для штурмовиков планировалось наладить на Кировском и Ижорском заводах. Дело продвигалось быстро – уже весной 1941 года первый собранный в Ленинграде Ил‑2 поднялся в воздух. К началу войны число выпущенных здесь штурмовиков составило несколько десятков.
Сразу после начала войны оба новых завода получили приказ об эвакуации – на Урал, в Нижний Тагил, на территорию Уралвагонзавода. Здесь заводы были объединены в один – 381‑й, оборудование которого разместили в цехах, где изготавливались танки. Лишь цех для сборки самолетов был в срочном порядке построен заново. Директором нового завода назначили В. И. Журавлева. Однако значительных успехов в выпуске штурмовиков эвакуированному заводу достичь не удалось – на фоне десятков тысяч штурмовиков, выпускавшихся другими заводами, количество изготовленных в Нижнем Тагиле Ил‑2 было крайне невелико.
7 октября 1942 года заводу была поставлена задача подготовить выпуск истребителей Ла‑5. А весной 1943 года завод перевели из Нижнего Тагила в Москву, объединив с заводом № 81. Здесь же в августе 1943 года был организован филиал ОКБ‑21 под руководством С. М. Алексеева.
Работа на 381‑м заводе во многом повторяла ту, которой Грушину приходилось заниматься в Горьком. Серийный выпуск самолетов не был местом для серьезных конструкторских работ и исследований. Однако задачи, требовавшие для своего решения его конструкторского таланта, для Грушина находились всегда.
Одной из них стала доводка фонаря кабины для обеспечения его аварийного сбрасывания.
У фонарей первых серий Ла‑5 был один, но весьма существенный недостаток – их сдвижная часть часто заклинивала и не позволяла летчику при необходимости покинуть подбитый самолет. Естественно, что летчики, вскоре встретившиеся с подобным недостатком, во избежание критической ситуации старались фонарь кабины не закрывать. А это на десяток‑другой километров снижало скорость полета. И вот под руководством Грушина на 381‑м заводе этот узел доработали, и в дальнейшем с фонарем Ла‑5 подобных проблем не возникало.
Занимался Грушин и вопросами улучшения герметизации кабины самолета, в частности от попадавшего в нее горячего воздуха от двигателя. На первых сериях Ла‑5 температура в кабине летчика при полете на максимальной скорости была буквально африканской – достигала 60 градусов. В таком «микроклимате» даже подошвы кирзовых сапог спекались и трескались после десятка полетов. Естественно, что воевать в таких условиях непросто. Меры, которые были предприняты по герметизации кабины, позволили несколько снизить эту величину, сделать ее более приемлемой для летчиков.
Весной 1944 года в серию, в том числе и на заводе № 381, пошел новый истребитель Лавочкина – Ла‑7, ставший одним из лучших самолетов советской авиации в годы войны. Для этого самолета на 381‑м заводе был также выполнен ряд работ по улучшению его конструкции. Так, Ла‑7 завода № 381 первыми были оснащены тремя пушками Б‑20 и мягкими топливными баками. Среди других мероприятий, проведенных на 381‑м заводе под руководством Грушина, также следует выделить установку на самолете всасывающих пылезащитных фильтров, увеличивавших срок службы мотора, а также установку некоторых элементов для автоматического управления режимом его работы.
А. А. Лебединский вспоминал: