В декабре 1949 года заданная комплексная НИР была завершена выпуском итогового отчета в объеме тридцати трех книг и шестнадцати приложений, в которых обоснованы тактико-технические требования (ТТТ) к системе противоракетной обороны района. В процессе работ был выполнен ряд важных исследований, послуживших в дальнейшем основой для создания самостоятельных областей и направлений развития ракетной техники, и в частности — преодоления противоракетной обороны. К числу таких направлений относятся:

исследование радиолокационных характеристик ракет и головных частей;

радиолокационное наблюдение за полетом ракет на полигонах Министерства обороны;

поиск областей применения вычислительных машин для повышения уровня автоматизации работы систем противоракетной обороны;

динамика движения тел с жидким наполнением под действием управляющих сил;

разработка радиолокационных станций противоракетной обороны.

Особенно продуктивно в данных направлениях работали сотрудники института П. А. Агаджанов, И. И. Гребенщиков, Г. И. Левин, А. М. Бахрамов, М. М. Бавыкин.

Материалы НИР были в 1954 году использованы отечественной промышленностью при разработке и создании экспериментального полигонного варианта системы противоракетной обороны. Группа ученых под руководством А. А. Ильюшина и И. Е. Шашкова доказала возможность устойчивости летательных аппаратов независимо от взаимного расположения центра давления и центра тяжести с помощью разных стабилизаторов.

Коллектив ученых и сотрудников ЦНИИ-4 принимал участие в проектировании всех экспериментальных и боевых ракетных комплексов. К числу наиболее значимых фундаментальных исследований и разработок, осуществленных в институте в 1946–1951 годах, можно отнести:

методику расчета и составления таблиц для первых ракет; в декабре 1950 года был разработан проект инструкции по отстрелу и составлению таблиц стрельбы ракетами дальнего действия (разработчиком таблицы стрельб был видный ученый П. Е. Эльясберг). Временные таблицы были составлены в 1951 году;

методику расчета полетных заданий для следующих поколений ракет;

работы по исследованию конструкций корпусов ракет;

исследования жидкостных (Г. С. Наримановым были проведены исследования влияния колебаний компонентов топлива в баках на устойчивость движения летательных аппаратов) и твердотопливных реактивных двигателей;

исследования ракетных топлив;

разработку тактико-технических требований на автономную систему управления межконтинентальных баллистических ракет;

обоснование принципов построения высокоточных систем управления на базе бортовых цифровых вычислительных машин и многое другое.

В 1947–1949 годах проведен целый комплекс научно-исследовательских работ по определению перспектив развития автономных систем управления. Разработана инженерная методика расчета систем автоматического регулирования полета ракеты, впервые сформулирована общая постановка задачи управления и стабилизации движения ракеты, исследованы в теоретическом плане вопросы устойчивости для случая нестационарного движения. В 1948 году впервые в отечественном ракетостроении разработана теория гироскопических приборов типа «Вертикант» и «Горизонт». Проанализированы возможные ошибки этих приборов.

Развитие ракетной техники во многом зависело от разработки новых материалов, особенно для двигательных установок. В 1946–1948 годах в институте был выполнен ряд научно-исследовательских работ по анализу применяющихся в ракетной технике материалов. Лабораторная база позволяла провести такой анализ (сотрудниками института П. Р. Шелепухиным и Н. Л. Кафенгаузом была создана специальная экспериментальная установка для его проведения). На основе анализа свойств различных материалов была показана целесообразность применения для изготовления внутренней оболочки камеры сгорания хромистой бронзы. Постановлением Совета министров СССР от 13 февраля 1953 года № 443–213 группе организаций в составе НИИ-4 (головной), Государственного института редких металлов, Московского института цветных металлов совместно с ленинградским заводом «Красный выборжец» были поручены разработка технологии выплавки и прокатки хромистой бронзы и внедрение ее в производство жидкостных ракетных двигателей, разрабатываемых ОКБ-456 Министерства авиационной промышленности. Эта работа закончилась позже разработкой и рекомендацией к применению в жидкостных ракетных двигателях жаропрочных высокотеплопроводных медных сплавов.

Институт разрабатывал, участвовал в создании и эксплуатации измерительных комплексов для всех ракетных полигонов и космодромов. Были также проведены исследования и задолго до начала промышленных разработок обоснованы возможность и целесообразность создания железнодорожного ракетного комплекса. Предложения не нашли реализации в силу ряда недостатков комплекса (ограниченный маневр, трудности маскировки, сложность боевого управления). Эти идеи воплощены в практику только в 1980-е годы, когда, используя новейшие достижения науки и техники, были разработаны и приняты на вооружение боевые железнодорожные ракетные комплексы.

Институт имел отделы, занимавшиеся проблемами улучшения характеристик жидких и твердых топлив. Наличие таких отделов обеспечивало высокий уровень исследований в крайне важной тогда области ракетостроения — в области ракетных двигателей.

В 1950–1951 годах были приняты на вооружение две первые баллистические ракеты оперативно-тактического назначения Р-1 и Р-2. В создании и испытаниях этих ракет активное участие принимал и 4-й НИИ. Его ученые сыграли важную роль в разработке проблем баллистики управляемых ракет большой дальности и, в частности, в моделировании их полета, составлении таблиц стрельбы, без которых ракеты не могли быть приняты на вооружение.

Характерной чертой работы института было то, что все результаты исследований, выполнявшихся их учеными, находили практическую реализацию. Созданная в первые годы лабораторно-испытательная база позволяла проводить всесторонние исследования по обоснованию тактико-технических требований к ракетному вооружению и обеспечивающим системам, предложений по их развитию и совершенствованию. Был построен ряд корпусов, в которых размещались научные подразделения и лаборатории, созданы экспериментальный завод и КБ, способные производить практически любые опытные элементы техники, которой занимался институт.

Алексей Иванович был прогрессивным человеком и видел перспективы нового дела. Он участвовал в работах по исследованию зенитных управляемых снарядов для ПВО страны, по спуску и мягкой посадке на Землю с помощью парашютно-тормозной системы груза, сбрасываемого с самолета (за это ему в составе группы разработчиков 14 марта 1951 года присуждена Сталинская премия 3-й степени).

В 1947–1950 годах в НИИ-4 проводились исследования по крылатым ракетам большой дальности и перспективам их развития. С 1949 года велись исследования по разработке высотной ракеты и ракетного зонда, которые завершились выпуском эскизного проекта системы для отработки приземления людей и животных, размещенных в кабине, запускаемой при помощи ракеты Р-1.