В период учебы в академии он увлекается не только науками, но и конкретным конструированием. В 1924 г. на двух Всесоюзных планерных соревнованиях в Коктебеле участвуют планеры АВФ-6 и АВФ-18, построенные по чертежам Болховитинова в академическом конструкторском бюро, в состав которого в основном входили слушатели. Их автор приобретает известность подающего надежды молодого специалиста, перспективного конструктора. Затем появляется авиетка с маломощным мотором, а ее создатель, увлеченный гидроавиацией и водным спортом, впоследствии заядлый яхтсмен, назначается в Севастополь в школу летчиков в качестве старшего механика, т. е., выражаясь современным языком, старшего инженера. Служба в 1идроавиа-ции укрепила в нем уверенность в возможности создания катапультируемых самолетов, которыми он занимался, будучи адъюнктом академии. В июле 1929 г. Болховитинов защищает диссертацию по теме "Катапультные самолеты и особенности их динамики и конструирования".
Однако характерное для Болховитинова стремление к новаторству не позволяет ему ограничиться только вопросами гидроавиации, хотя этой теме посвящены многие его статьи и учебные пособия. Болховитинов принимает участие в разработке огромного по тому времени самолета-гиганта Г, который проектировался под руководством профессора академии С. Г. Козлова. Были подготовлены рабочие чертежи и макеты этого самолета. Казалось, что в самом недалеком будущем этот сверхтяжелый самолет, интерес к которому проявлял заместитель Наркома обороны М. Н. Тухачевский, будет построен. Однако ряд организационных затруднений в отсутствие необходимой производственной базы не позволили реализовать этот смелый проект, в соответствии с которым самолет мог поднимать в воздух танк. В начале тридцатых годов в Москве на серийном заводе выпускался тяжелый самолет ТБ-3. По мнению ученых академии, летно-тактические данные этой машины можно было улучшить. Создается группа молодых ученых академии под руководством В. Ф. Болховитинова и специалистов серийного завода во главе с будущим конструктором ЛаГГ В. П. Горбуновым. Приступая к работе, группа задалась целью использовать при создании машины все достижения в области аэродинамики и прочности, не нарушая производственно-технических принципов. На самолете установили убирающееся шасси, применили гладкую обшивку взамен гофрированной, монококовый фюзеляж, закрытые фонари кабины и, кроме того, изменили пушечное вооружение, В середине 1936 г. модифицированный самолет ДБ-А (дальний бомбардировщик "Академия") был построен и начались его летные испытания. Результаты испытаний подтвердили, что машина обладает запроектированными летными данными. На ДБ-А было установлено четыре мировых рекорда, в том числе два рекорда скорости с грузом 5 т на дальность 1000 и 2000 км. Испытания его проводили летчики Г.Ф. Байдуков в Н. Г. Кастанаев. На первомайском параде в 1936 г. новый самолет, скорость которого на 50 км/ч превышала скорость ТБ-3, а полетная масса составляла 24 т, пролетел над Красной площадью. Благодаря высоким летным данным этот самолет предполагалось использовать для осуществления перелета Героя Советского Союза С. А. Леваневского из Москвы через Северный полюс в Америку. К несчастью, машина попала в сложные метеорологические условия, отказал двигатель. Самолет и экипаж погибли. Серийное производство самолета этой марки не было широко развернуто, поскольку в серию пошел самолет А. Н. Туполева ТБ-7, близкий по летным данным к ДБ-А.
Основную проблему авиации - достижение больших скоростей и высот полета - В. Ф. Болховитинов пытался решить по-новому, добиваясь увеличения скорости полета не только за счет большей мощности двигателя, но и за счет снижения до минимума лобового сопротивления. Созданный им в 1940 г. самолет ББ (бомбардировщик Болховитинова), получивший затем наименование С (спарка), имел два двигателя, расположенные не на крыльях, а один за другим в фюзеляже. Вал заднего двигателя был пропущен через вал переднего, винты вращались в разные стороны. В результате устранялись как реактивный, так и гироскопический моменты.
Самолет С во многом отличался от машин своего времени. Он имел сдвижные закрылки, позволявшие уменьшить площадь крыла, обладал меньшим, чем у других самолетов, лобовым сопротивлением, что обеспечивало ему скорость, превышавшую скорость истребителей того времени. На первых летных испытаниях этого самолета удалось достигнуть скорости 580 км/ч. Как обычно, новая машина, и особенно конструкция силовой установки, требовала доводки, а загруженность серийных заводов не позволяла этим заниматься - необходимо было налаживать серийный выпуск более доведенных к тому времени боевых самолетов.
В. Ф. Болховитинов вспоминал, что коллективы завода 293, где он был руководителем, и отдела ЖРД НИИ (бывший ГИРД) отличал дух новаторства. Свидетельством тому были усовершенствования, внесенные в конструкции тяжелой машины ДБ-А и ближнего бомбардировщика С.
В январе 1938 г. в Московском авиационном институте под руководством В. Ф. Болховитинова студентом Березняком был выполнен дипломный проект. Им заинтересовался дважды Герой Советского Союза комкор Я. В. Смушкевич. По поручению Наркома обороны К. Е. Ворошилова он занимался вопросами возможности превышения существовавшего тогда мирового рекорда скорости.
По проекту, предложенному А. Я. Березняком, машина представляла собой моноплан с низкорасположенным крылом и ферменным фюзеляжем из труб, имела два двигателя М-103, расположенные тандемом в фюзеляже. В конструкции было много оригинального, в том числе открытое испарительное охлаждение двигателей, при котором пар уходил в атмосферу с расчетом запаса воды 760 л на 1 ч полета. На фюзеляже для уменьшения сопротивления не было обычных козырьков, а имелось только застекление. В момент посадки летчик с помощью кресла поднимался выше уровня фюзеляжа, при этом образовывался козырек. Взлетная масса самолета по проекту составляла 3170 кг, максимальная скорость на высоте 6800 м - 937 км/ч.
В заключении ВВС по этому проекту указывалось, что он может быть принят для постройки рекордного скоростного самолета. Было решено поручить главному конструктору В. Ф. Болховитинову проработать проект более детально с привлечением автора проекта. Так началась практическая конструкторская деятельность Александра Яковлевича Березняка в ОКБ Болховитинова, где создавался истребитель с толкающими винтами (это позволяло иметь свободной переднюю часть фюзеляжа, в которой предполагалось разместить пушечное вооружение).
Сотрудники ОКБ понимали необходимость создания самолета с большими скоростью и скороподъемностью для перехвата самолетов противника. С той целью специалисты пытались использовать обычный самолет с поршневым двигателем, на котором в качестве ускорителя в хвостовой части фюзеляжа устанавливался прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Двигатель имел малую массу, но эффективно создавал тягу лишь при большой скорости набегающего потока воздуха. В связи с этим встал вопрос о силовой установке для разгона самолета. Как у нас, так и за рубежом в этот период велись работы по облегчению взлета тяжело нагруженных самолетов с помощью пороховых ускорителей. После многочисленных проработок и дискуссий в НИИ (один из отделов которого занимался жидкостно-ракетными двигателями) было решено применить на летательном аппарате комбинированную силовую установку, состоящую из ЖРД и ПВРД. Однако топлива эти двигатели расходовали много, г необходимой скорости не обеспечивали. Тогда Александр Яковлевич решил упростить задачу, предложив в качестве силовой установки только жидкостный ракетный двигатель. Он, правда, был более "прожорливым", но и наиболее легким по сравнению с другими двигателями Проведенные в ОКБ расчеты дали обнадеживающие результаты, хотя время полета было ничтожно малым (5 мин). Однако высота и скорость самолета при огромной скороподъемности, казалось, должны были обеспечить перехват любого самолета тех лет.
