В мае 1932 г. И.Т. Клеймёнов вернулся в СССР. К этому времени Лаборатория Н.И. Тихомирова достигла значительных результатов в работе. И.Т. Клеймёнову было предложено возглавить лабораторию «…с тем, чтобы из этой лаборатории организовать институт», на что он дал свое согласие. Однако назначение задерживалось. Пока оформлялись документы, И.Т. Клеймёнову поступило предложение из ГУГВФ о его дальнейшем использовании в качестве заместителя начальника научно-технического управления. И.Т. Клеймёнов обращается с письмом к М.Н. Тухачевскому и просит либо ускорить его назначение в ГДЛ, либо командировать для работы в ГУГВФ. Однако М.Н. Тухачевский посчитал нецелесообразным назначить И.Т. Клеймёнова в ГУГВФ. И в ноябре 1932 г. он, наконец, получает должность начальника ГДЛ.

И.Т. Клеймёнов горячо взялся за работу, трезво оценивая грандиозность стоящих перед ним задач, направленных на оснащение РККА новым типом вооружения. Подтверждением этому служит его письмо М.Н. Тухачевскому, написанное в феврале 1933 г.: «На основе указаний начальника УВИ, годовой план Лаборатории на 1933 г. составлен с учетом ее действительных достижений и с определенной задачей – довести эти объекты до сдачи их на вооружение РККА, устранив из круга работ Лаборатории все то, что не имеет непосредственного отношения к этой ближайшей цели». Для этого он считал необходимым изменить условия работы Лаборатории, а именно: «Немедленно оформить Лабораторию в виде штатной единицы по типу научно-исследовательских институтов РККА и слияния с институтом групп по изучению реактивного движения при ЦС Осоавиахима и Военно-воздушной академии; добиться отпуска средств и строительных фондов для постройки зданий и оборудования Института; пополнить кадры квалифицированными военными инженерами… и т. д.».

Сотрудники ГДЛ поначалу отнеслись к приходу И.Т. Клеймёнова с недоверием, считая, что человек, имеющий авиационно-техническое образование, не может быть специалистом по ракетной технике, однако через одиннадцать месяцев после назначения – 19 октября 1933 г., состоялось общее открытое собрание ячейки ВКП(б) ГДЛ, на котором И.Т. Клеймёнов получил полную поддержку коллектива.

Начальник вооружений РККА М.Н. Тухачевский, внимательно следивший за деятельностью ГДЛ, вначале решил преобразовать ее в Газодинамический научно-исследовательский институт (ГНИИ) на базе ГДЛ и ЛенГИРДа. Была составлена структурная схема института и начат подбор руководства, однако к этому времени в Москве достигла значительных успехов и МосГИРД.

Чтобы иметь полную информацию о состоянии работ по реактивному движению, была создана комиссия для обследования организаций, работающих над этой проблемой. Возглавил ее начальник Высшей военной инспекции ЦКК Н.В. Куйбышев. В июне 1933 г. в докладной записке на имя К.Е. Ворошилова он писал: «Организациями, осуществляющими эти работы, являются ГДЛ (в Ленинграде), подчиненная Управлению Военных Изобретений РККА, и ГИРД (в Москве), подчиненная Осоавиахиму и Управлению Изобретений. Все работы, как той, так и другой организаций имеют первостепенное значение… Выводы: дальнейшее существование ГДЛ и ГИРД, как самостоятельных организаций, нецелесообразно в виду распыления средств… Обе группы слить, организовав для этого Научно-исследовательский институт…»47

Этому событию предшествует длительная переписка с руководством как со стороны И.Т. Клеймёнова (ГДЛ), так и со стороны Осоавиахима (ГИРД). Решение этого вопроса неоправданно затягивалось. Наконец, 21 сентября 1933 г. М.Н. Тухачевский издает приказ Реввоенсовета СССР об организации на базе ГДЛ и МосГИРД первого в мире Реактивного научно-исследовательского института РККА. Начальником института был назначен 34-летний военный инженер И.Т. Клеймёнов, его заместителем – бывший начальник МосГИРДа 27-летний планерист-паритель С.П. Королёв.

31 октября 1933 г. вышло Постановление СТО о передаче института в ведение наркомата тяжелой промышленности, во главе которого был Серго Орджоникидзе. Во вступительной части Постановления, принятого в редакции М.Н. Тухачевского и раскрывающего направление деятельности института, записано: «Учитывая имеющиеся достижения и огромные перспективы в деле применения реактивных двигателей и особенно жидкостных реактивных моторов в различных областях реактивной техники, и в первую очередь, в области артиллерии, авиации и химии, Совет Труда и Обороны постановляет: 1. Организовать в системе НКТП Научно-исследовательский реактивный институт…»48

В соответствии с указаниями М.Н. Тухачевского И.Т. Клеймёнов прилагал все силы к скорейшему оснащению армии новым типом оружия – реактивными снарядами. Поэтому, естественно, что большую часть бюджета Института он направлял на эти работы. Его заместитель, С.П. Королёв, не мог с этим мириться, так как хотел быстрейшего развития своей тематики и пытался отстаивать это мнение в верхних сферах. В результате он был освобожден от должности и уволен из армии.

Для завершения плановых работ ГДЛ в Ленинграде временно возникло отделение института под руководством Г.Э. Лангемака. Его перебазирование в Москву было завершено в январе 1934 г. Г.Э. Лангемак был назначен заместителем начальника института, а С.П. Королёв был вначале переведен на должность старшего инженера, а в дальнейшем стал начальником отдела № 5.

О создании института И.Т. Клеймёнов сообщил К.Э. Циолковскому в письме от 7 февраля 1934 г., с которым состоял в переписке еще в ГДЛ. Он писал: «…Таким образом, осуществилась мечта всех исследователей этой новой области человеческого знания. Мы имеем базу для колоссального развития на научно-обоснованных началах тех идей, первым вестником которых явились Вы……Мы считаем, что необходима тесная связь с Вами как с человеком, давшим и разработавшим основы реактивного движения. Мы просим Вашего согласия на посещение Вас тремя-четырьмя работниками нашего института в ближайшее время…».

На письме рукой К.Э. Циолковского помечено: «11 ф. 34 г. получен». В тот же день он послал открытку и телеграмму: «Приезжайте 14 февраля 34 г.». Однако посетить К.Э. Циолковского удалось только 17-го числа. Таким образом, известная фотография сидящих вместе К.Э. Циолковского и И.Т. Клеймёнова имеет конкретную дату их встречи в Калуге.

Первоначально вторым кандидатом на поездку планировался Г.Э. Лангемак, но понимая, что в этом случае некому будет руководить Институтом, И.Т. Клеймёнов предложил поехать В.П. Глушко. Но В.П. Глушко ссылается на дела и отказывается. Сожалеющий об этом И.Т. Клеймёнов предложил поехать с ним М.К. Тихонравову. Тот с радостью согласился. Во время разговора он, по распоряжению И.Т. Клеймёнова, сфотографировал своего начальника вместе с хозяином квартиры. В ответ (скорее на память) И.Т. Клеймёнов сфотографировал и М.К. Тихонравова с К.Э. Циолковским. После этой встречи между руководством РНИИ и «калужским самоучкой» завязалась переписка.

Вскоре по инициативе Ивана Терентьевича Константин Эдуардович был избран почетным членом Ученого совета РНИИ. К.Э. Циолковский был благодарен И.Т. Клеймёнову за внимание и поддержку. В одном из своих ответов он писал: «Дорогой Иван Терентьевич! Благодарю Вас за ваше милое письмо. Только и надежды на таких людей, как Вы…»

Осуществляя руководство институтом, И.Т. Клеймёнов много сделал по планированию его хозяйственной деятельности, улучшению материально-технического обеспечения, подбору кадров. Уже в феврале 1936 г. И.Т. Клеймёнов обращается к И.В. Сталину с проектом постановления об усилении строительства и развертывании работ в РНИИ. Он пишет: «РНИИ… имеет ряд достижений в области ракетной артиллерии. Однако внедрение этих достижений в систему вооружения и дальнейшего развертывании работ по освоению ракетных двигателей идет неудовлетворительными темпами, главным образом, из-за отсутствия у РНИИ достаточной материально-технической базы…». Убедившись, что финансирование научно-производственного сектора НКТП, которому был подчинен институт, не позволит увеличить средства, выделяемые на строительство института (в 1934 г. было выделено 1,5 млн руб., а в 1935 г. – 1,4 млн руб.), И.Т. Клеймёнов сумел добиться улучшения материального положения института путем переподчинения его Управлению боеприпасов. В этом огромная заслуга И.Т. Клеймёнова. Не менее упорно он добивается обеспечения института строительными материалами, станками, оборудованием, транспортными средствами, а также увеличения жилого фонда.