Для поступления в единственное «профильное» учебное заведение – Военно-воздушную академию – требовался стаж службы в РККА. Однако Александр Яковлев твердо решил не сворачивать с избранного пути. С помощью слушателя академии С.В. Ильюшина – уже оказывавшего начинающему конструктору теоретическую помощь при расчетах его первых планеров – Яковлев, несмотря на отсутствие профессии, устроился работать в учебные мастерские Академии воздушного флота сперва подсобным рабочим, затем со временем став мотористом. А 12 мая 1927 года в воздух поднялся первый самостоятельно сконструированный А. Яковлевым самолет – авиетка АИР-1[11]. Проект легкого самолета был одобрен комиссией Осоавиахим (Общество содействия обороне и авиационно-химическому строительству СССР), выделившей средства на его постройку.
Осуществил полет командир летного отряда Академии, летчик-испытатель Юлиан Иванович Пионтковский. Несмотря на скептицизм ряда официальных лиц в отношении машины, построенной 21-летним механиком-самоучкой, она не только продемонстрировала данные выше расчетных – в частности, оснащенный 60-сильным мотором самолет развил скорость 150 км/ч, – но и позволила Ю. Пионтковскому совершить перелет по маршруту Москва – Харьков – Севастополь – Москва, перекрыв при этом существующие мировые рекорды дальности и продолжительности полета для самолета такого класса. Правда, поскольку СССР стал членом международной федерации ФАИ только в 1935 году, установленные АИР-1 рекорды остались неофициальными.
Продемонстрированные самолетом результаты стали аргументом для зачисления А. Яковлева слушателем Военно-воздушной академии, по окончании которой он в 1931 году был направлен на завод № 39. Все это время А. Яковлев оставался неизменен поставленной цели – строить самолеты своей конструкции. Следуя ей, молодой инженер отказался от предложений сотрудничать с конструктором С. Кочеригиным, а позже и со своим другом и благодетелем С. Ильюшиным.
В 1932 году все тот же Ю. Пионтковский поднял в воздух легкий многоцелевой самолет АИР-6, способный перевозить 1–2 пассажиров и ставший первой серийной машиной Яковлева; с 1934 по 1936 год было выпущено 468 экземпляров АИР-6. А в начале 1934 года группа в составе 35 инженеров во главе с Яковлевым была официально преобразована в самостоятельное конструкторское бюро, первым производственным предприятием которого стала кроватная мастерская на Ленинградском проспекте, позже ставшая опытным заводом № 115. Уже осенью 1934 года на Парижском авиационном салоне был представлен созданный здесь АИР-9.
В 1935 году в КБ Яковлева был создан двухместный самолет первоначального обучения УТ-2, массово выпускавшийся с 1938 по 1948 год (было построено 7243 штуки) и ставший основным учебным самолетом в летных школах ВВС. Отмечалось, что «УТ-2 оправдал себя как учебный самолет, с которого курсанты легче, чем с У-2, переходят на УТИ». К концу 1935 года был также создан одноместный учебно-тренировочный самолет УТ-1, на который мог устанавливаться двигатель М-11 мощностью 100 л.с. или М-11Е в