Сикорский привлек молодого инженера к проектированию модификаций самолетов С-16, «Илья Муромец» (типов Г, Д, Е), а также к разработке ряда новых машин — С-18, С-19.
Н. Н. Поликарпов принимал участие в проектировании и организации производства новой модификации истребителя С-16 (С-16-3) с двигателем большей мощности и улучшенной аэродинамикой. Занимаясь постройкой машин этого типа, Николай Николаевич детально познакомился с отечественной технической новинкой — синхронизатором, разработанным летчиком Эскадры воздушных кораблей Лавровым (его у нас еще называли синхронизатором РБВЗ). Он предназначался для стрельбы из пулемета через вращающийся винт. Специальный механизм с кулачками, закрепленными на валу двигателя, «запирал» затвор пулемета и не позволял производить выстрел, если траекторию пули пересекала лопасть винта. Впоследствии Поликарпов старался установить на истребителях своей конструкции только синхронное оружие.
Для постройки опытных самолетов Сикорский имел на заводе отдельное производство — небольшую мастерскую, возглавляемую Т. Павловым. Весь основной штат конструкторского бюро состоял из нескольких чертежников, однако в процессе проектирования и постройки опытного самолета для проведения расчетов и других работ привлекались все инженеры завода. Сикорский давал принципиальную схему самолета с указанием основных габаритных размеров. Все остальные вопросы конструкции решались непосредственно в процессе разработки и постройки машины. При создании опытного образца рабочих чертежей не делали, пользовались эскизами, и только для серийного производства выпускались рабочие чертежи.
Методика работы Сикорского над опытными самолетами живо интересовала Поликарпова. Николай Николаевич вспоминал:
«Я очень присматривался к его методам работы, к его творческому мышлению, старался почерпнуть весь опыт его работы, однако без назойливости и без вторжения в его творческую сферу. Мне помогли в этом заместитель Сикорского инженер Серебрянников А. А. и мастер опытной мастерской Т. Павлов. Я хорошо помню привычку Сикорского подолгу сидеть молча у строящегося опытного самолета в раздумье и давать после этого руководящие указания. Чувствовалось, что Игорем Ивановичем руководит строгая логика размышления и интуиция, так как объективных знаний в то время, особенно по тяжелым самолетам, ни у кого не было.
Помню лабораторийку на нашем заводе, маленькую трубу 700–800 мм диаметра со скоростью потока 20–25 м/с, где можно было измерить сопротивление и подъемную силу динамометрами».
Вышедшие из сборочного цеха новые машины часто испытывал сам Сикорский. В некоторые полеты «Муромцев» он брал с собой Николая Николаевича.
16 мая 1916 г. в Пскове один из «Муромцев», совершая полет по кругу, внезапно перешел на снижение и врезался в землю. Возникли сомнения в прочности самолета. Была назначена комиссия по оценке прочности. В нее вошли профессора С. П. Тимошенко, А. П. Фан-дер-Флит, Г. А. Ботезат. Со своей стороны И. И. Сикорский также предпринял усилия по анализу прочности самолета. Были пересчитаны все основные элементы конструкции, в отдельных случаях проводились их испытания в лабораториях Петроградского политехнического института. Рекомендации по усилению стоек и растяжек коробки крыльев были в короткий срок реализованы в серийных машинах. Большая заслуга в организации и проведении этих работ принадлежит Н. Н. Поликарпову.
Выпускаемые заводом самолеты непрерывно дорабатывались, ремонтировались. Консультантом мастерской Эскадры воздушных кораблей являлся заместитель Сикорского инженер А. А. Серебрянников. Фактически он непосредственно руководил ее работой и поэтому почти все время находился на фронте. И. И. Сикорский также много времени проводил в Эскадре воздушных кораблей.
Поликарпов исполнял обязанности главного конструктора в отсутствие Сикорского и Серебрянникова. Это объяснялось не только доверием, которое ему оказывал Игорь Иванович, но и тем, что контора конструкторского бюро располагалась в отделении завода на Строгановской набережной, где заведующим производством был Н. Н. Поликарпов. Поэтому Николай Николаевич вел всю текущую работу, имея право подписывать некоторые документы и за директора.
Ему приходилось оперативно решать многие вопросы. В мае 1916 г. Н. Н. Поликарпов организовывал отправку в Псков самолета «Илья Муромец» № 196, о чем он незамедлительно известил наблюдающего офицера на РБВЗ военного летчика капитана Шимкевича. В ноябре 1916 г. Поликарпов принимал участие в оформлении заказа на 13 «Муромцев» типа Г. В январе 1917 г., ввиду задержки с поступлением на РБВЗ чертежей новых винтовдля самолетов C–XII из Управления Военно-воздушного флота, Поликарпов предложил оснастить заказанную серию из 6 аппаратов имеющимися на заводе (но несколько видоизмененными) винтами типа «Интеграл».
Естественно, для того чтобы обосновать это предложение и убедиться, что характеристики машины существенно не изменятся, ему пришлось выполнить все необходимые проверочные расчеты.
Рост масштабов применения авиации на фронтах Первой мировой войны побудил Николая 11 издать приказ за номером 222 от 30 апреля 1916 г. о сформировании Российского Императорского Военно-воздушного флота. Это позволяло проводить единую техническую политику, более глубоко разрабатывать проблемы боевого применения, тактики и стратегии авиации и тем самым способствовать ее дальнейшему развитию.
Решение всех организационно-технических вопросов было возложено на Управление Военно-воздушного флота (УВВФ).
По роду своей деятельности Поликарпову приходилось встречаться со многими людьми. С некоторыми судьба связала его на долгие годы, из их числа отметим штабс-капитана Дубенского, наблюдающего на фабрике Торгово-промышленного общества Алафузовских фабрик (производство брезента и авиационных тканей), помощника начальника УВВФ, военного летчика подполковника Б. Ф. Гончарова.
Летом 1916 г. Н. Н. Поликарпов поехал домой к родителям. Семья жила уже в Орле, где Николай Петрович получил место священника церкви при Крестительском кладбище. С фронта приехал и брат Владимир. В последний раз собрались вместе все Поликарповы. На сохранившейся фотографии мы видим отца — Николая Петровича, мать — Александру Сергеевну, Николая Николаевича, вокруг — братья и сестры. После недолгого пребывания дома Н. Н. Поликарпов вернулся в Петроград.
Всего за 1916 г. завод построил 12 самолетов «Илья Муромец», 15 истребителей С-16, 6 тренировочных самолетов С-12 и два С-17.
Периодически вспыхивали забастовки. Одна из самых мощных проходила с 26 по 29 октября 1916 г. В ней участвовало свыше 500 человек.
К организации забастовок на РБВЗ и других авиационных предприятиях Петрограда был причастен член партии эсеров террорист Константин Васильевич Акашев, личность яркая, неоднозначная и своеобразная. За покушение на Столыпина в 1908 г. он был сослан в Туруханский край, откуда бежал за границу. Летному делу Акашев обучался в Италии, по-видимому, на средства партии. Некоторые экстремистски настроенные организации планировали использовать авиацию для совершения террористических актов, и поэтому фраза, произнесенная одним из высших полицейских чинов, о том, что, прежде чем учить население летать, надо научить летать полицейских, имела под собой определенное обоснование. В Париже Акашев окончил Высшую школу аэронавтики и механики, получил диплом авиационного инженера. После начала Первой мировой войны он вступил во французскую армию, воевал на фронте, был направлен в летную авиационную школу. Став военным летчиком, снова оказался на фронте в авиационных частях французской армии. Надеясь на объявленную в России амнистию, Акашев решил вернуться домой, возможно, по указанию бюро партии эсеров. На границе его арестовали, но он выиграл судебную тяжбу и вскоре был освобожден. Попытки попасть в действующую армию встречали решительный отказ. Находясь в Петрограде, Акашев работал на предприятиях авиационной промышленности — Русско-Балтийском, Лебедева (для того, чтобы завести необходимые контакты и связи), изобрел конструкцию указателя угла тангажа самолета (так называемого «уклономера») и, кроме этого, активно занимался организацией забастовок, актов саботажа на заводах, в первую очередь авиационных.
