Нестеров не стоит на месте: ищет новые способы пилотирования, знакомится с Яном Нагурским, впоследствии совершившем первый в мире полет над арктическими широтами, работает над проектами усовершенствования летательных аппаратов, интереуется идеей использования аэроплана в качестве оружия путем применения тарана, делает массу новых открытий в теории воздушного боя. Позднее эти наработки будут использовать пилоты всего мира. Его мечта – создание самолета, который бы полностью подчинялся пилоту, не завися от внешних условий. Сослуживец В.С. Соколов вспоминал, что Петр Нестеров говорил: «Военный летчик должен владеть своим аэропланом в совершенстве. Ему во время войны, может быть, придется вести воздушный бой, а для этого он должен уметь выходить из любого положения. В воздухе везде опора! Мы видим, что нас предоставили самим себе. Никаких инструкций, никаких указаний мы не получаем. Как будет применяться авиация в будущей войне, приближение которой ясно чувствуется, точно никто не знает и никого это не беспокоит. Но если об авиации не думают те, кому об этом думать надлежит, то ответственность за подготовку к войне падает на нас. Мы не имеем права сидеть сложа руки. Смелость, верный глаз, твердая рука – и победа твоя!»

Окончив обучение в 1913 году, Нестеров назначается в 11‑й корпусный отряд 3‑й авиационной роты, располагающейся в Киеве. Летом этого года он установил рекорд: без подготовки, в составе малой группы из трех самолетов, пролетел 500 км над территорией Украины. В те времена осуществление подобных сверхдальних полетов считалось невозможным событием, ставшим достоянием газет всего мира. Но его целью была мертвая петля.

Виктор Соколов писал: «…мы узнали от гатчинцев, что еще в авиашколе Нестеров говорил об этом и даже утверждал, что на аэроплане можно сделать мертвую петлю. В школе его подняли на смех. Нужно сказать, что первое время мы также не верили тому, что говорил Нестеров о мертвой петле, и многие открыто насмехались над ним. Но когда нам стало известно, что профессор Николай Егорович Жуковский, ученый с мировым именем, отец русской авиации, как впоследствии назвал его Ленин, также считает выполнение мертвой петли вполне возможным делом, голоса оппонентов Нестерова смолкли». В том же году в конце лета Петр Нестеров поднимается в небо на «Ньюпор‑4», разгоняется, задирает нос самолета… и впервые в мире совершает одну из самых сложных фигур высшего пилотажа – мертвую петлю, которую впоследствии будут называть «петлей Нестерова». Сам летчик в «Санкт-Петербургской газете» от 4 и 5 сентября 1913 года делился впечатлениями: «За все время этого 10‑секундного полета я чувствовал себя так же, как и при горизонтальном повороте с креном градусов в 70–80, т. е. ощущал телом поворот аэроплана, как, например, лежа в поезде, чувствуешь телом поворот вагона. Я очень малокровный: стоит мне немного поработать, согнувшись в кабинке «Ньюпора», и в результате от прилива крови сильное головокружение. Здесь же я сидел несколько мгновений вниз головой и прилива крови к голове не чувствовал, стремления отделиться от сиденья тоже не было, и ноги давили на педали. Мой анероид не выпал из кармана куртки, и инструменты в открытых ящиках остались на своих местах. Бензин и масло также удерживались центробежной силой на дне бака, т. е. вверху, и нормально подавались в мотор, который великолепно работал всю верхнюю половину петли. В общем, все это доказывает, что аэроплан сделал обыкновенный поворот, только в вертикальной плоскости, так как все время существовало динамическое равновесие. С этим только поворотом воздух является побежденным человеком. По какой-то ошибке человек позабыл, что в воздухе везде опора, и давно ему пора отделаться определять направление по отношению к земле».

Кроме того, он вспоминал: «Я еще не успел вполне закончить теоретической разработки этого вопроса, когда узнал, что “мертвую петлю” готовится совершить и французский авиатор Пегу. Тогда я бросил теоретические расчеты и решил рискнуть. Совершить “мертвую петлю” было для меня вопросом самолюбия, – ведь более полугода я исследовал этот вопрос на бумаге». Он не зря спешил – Адольф Пегу повторил мертвую петлю через шесть дней, но русский авиатор был первым.

Корреспондент газеты «Русский инвалид» господин Лаврецкий писал: «Я был в Париже, когда Пегу впервые летал вниз головой, но тогда же я узнал в [конце августа старого стиля], что поручик Нестеров в Киеве проделал мертвую петлю. Во французской печати, влюбленной (и по заслугам) в свою авиацию, это событие прошло бы не особенно заметно. Однако, зная, что добиться признания первенства русского офицера возможно, я попросил по телеграфу поручика Нестерова сообщить мне о своем полете. И вот в первых числах нашего сентября в самой распространенной газете «Le Matin» через мое посредство было сообщено, что первый, который сделал на аэроплане „О“, был Нестеров, а Пегу сделал лишь французское „S“. Я не хочу входить в оценку обоих прекрасных авиаторов. Но каждому свое. Нестерова наградили золотой медалью Киевского общества воздухоплавания за «первое в мире научное решение с риском для жизни вопроса об управлении аэропланами при вертикальных кренах».

Интересно то, что путь от первого полета на самодельном планере до первого в мире исполнения мертвой петли составляет всего два года. Его успешный эксперимент побудил русских авиаторов совершенствовать технику управления самолетом, а молодой авиаконструктор И.И. Сикорский разработал одноместный моноплан, специально приспособленный для выполнения фигур высшего пилотажа. В статье «Нестеров», опубликованной в мае 1914 года в газете «Русский инвалид» говорилось: «Очевидно, что в самом скором времени мертвая петля, скольжение на крыло и другие подобные воздушные упражнения будут введены в программу военных авиационных школ, так как они дают летчикам большую уверенность в полетах во всякую погоду, не боясь никаких положений в воздухе. Год назад потеря скорости в воздухе считалась почти гибельным положением для летчика; теперь же после фигурных полетов Нестерова, Пегу и др. мы видим, что для летчиков, прошедших такую школу, это обстоятельство не страшно». Немецкий кайзер Вильгельм III, несмотря на предвоенную ситуацию, отмечал профессионализм русских пилотов: «Я желаю, чтобы мои авиаторы стояли на такой же высоте проявления искусства, как это делают русские…»

Однако останавливаться на достигнутом Нестеров не собирался. В мае 1914 года он устанавливает всероссийский рекорд по продолжительности и скорости полета: он осуществил перелет на аэроплане из Киева в Гатчину за восемь часов. Рекордов еще могло быть много, но началась Первая мировая война… На тот момент Нестеров был самым известным российским летчиком.

Плакат, на котором изображен подвиг Петра Нестерова

11‑й авиаотряд, командиром коего являлся Петр Нестеров, перебрасывают на Юго-Западный фронт в распоряжение штаба 3‑й армии. Они принимают самое непосредственное участие в одном из крупнейших сражений, в Галицийской битве. У Нестерова появляется возможность в военной обстановке апробировать множество собственных теоретических изысканий. Он постоянно вылетает на разведку (28 вылетов за три недели боев за Львов), проводит первую в истории русской авиации бомбардировку расположений противника, новые способы использования авиации в условиях боя.

Через некоторое время австро-венгерское командование, уставшее от успешных налетов Нестерова, назначает высокую награду тому, кто сможет сбить его самолет. Но он казался неуязвимым. Русские газеты позже напишут: «Во время воздушных разведок русских авиаторов австрийцы всегда безошибочно определяли, каким аппаратом управлял Нестеров. Когда показывался аэроплан-птица, красиво и вольно паривший в воздухе, австрийцы указывали – Das ist Nesteroff! Австрийцы боялись покойного, и все их усилия были направлены к прекращению его деятельности».

Однако и над расположением русских войск практически каждый день появлялся австрийский аэроплан, производивший разведку и затем удалявшийся на место дислокации. Генерал-квартирмейстер 3‑й армии Михаил Дмитриевич Бонч-Бруевич указал летчикам на их бездействие. Нестеров вспылил и поклялся словом русского офицера, что найдет способ прекратить эти полеты: «Я даю Вам честное слово русского офицера, Ваше превосходительство, что этот австриец перестанет летать!»

8 сентября 1914 года самолет под управлением австрийского лейтенанта барона Фридриха фон Розенталя, разведчика и бомбардировщика, в очередной раз показался над аэродромом 11‑го авиаотряда. Петр Нестеров, не раздумывая ни минуты, сел в кабину своего аэроплана. То, что произошло дальше, лучше узнать со слов очевидца. Михаил Бонч-Бруевич в своей книге «Вся власть Советам!» описывал так: «Едва я отыскал в безоблачном небе австрийца, как послышался шум поднимавшегося из-за замка самолета. Оказалось, что это снова взлетел неустрашимый Нестеров. Потом рассказывали, что штабс-капитан, услышав гул австрийского самолета, выскочил из своей палатки и как был в одних чулках забрался в самолет и полетел на врага, даже не привязав себя ремнями к сиденью. Поднявшись, Нестеров стремительно полетел навстречу австрийцу. Солнце мешало смотреть вверх, и я не приметил всех маневров отважного штабс-капитана, хотя, как и все окружающие, с замирающим сердцем следил за развертывавшимся в воздухе единоборством. Наконец, самолет Нестерова, круто планируя, устремился на австрийца и пересек его путь; штабс-капитан как бы протаранил вражеский аэроплан – мне показалось, что я отчетливо видел, как столкнулись самолеты. Австриец внезапно остановился, застыл в воздухе и тотчас же как-то странно закачался; крылья его двигались то вверх, то вниз. И вдруг, кувыркаясь и переворачиваясь, неприятельский самолет стремительно полетел вниз, и я готов был поклясться, что заметил, как он распался в воздухе. Какое-то мгновение все мы считали, что бой закончился полной победой нашего летчика, и ждали, что он вот-вот благополучно приземлится. Впервые примененный в авиации таран как-то ни до кого не дошел. Даже я, в те времена пристально следивший за авиацией, не подумал о том, что самолет, таранивший противника, не может выдержать такого страшного удара. В те времена самолет был весьма хрупкой, легко ломающейся машиной. Неожиданно я увидел, как из русского самолета выпала и, обгоняя падающую машину, стремглав полетела вниз крохотная фигура летчика. Это был Нестеров, выбросившийся из разбитого самолета. Парашюта наша авиация еще не знала; читатель вряд ли в состоянии представить себе ужас, который охватил всех нас, следивших за воздушным боем, когда мы увидели славного нашего летчика, камнем падавшего вниз…Вслед за штабс-капитаном Нестеровым на землю упал и его осиротевший самолет».

Само собой, Нестеров не планировал погибать, но пошел на крайний риск и ошибся в расчетах. Об этом свидетельствует его статья, опубликованная незадолго до трагического события: «Я не зеленый юноша, служу офицером 8‑й год, имею жену, двух детишек и мать, которой по возможности помогаю, – следовательно, рисковать собой ради получения клички вроде „русский Пегу“ и т. п. мне не приходится; что же касается аппарата, то, кажется, я мог бы и рискнуть им, так как до сих пор за мной ни в школе, ни в отряде не числится ни одной поломки». Однако он протаранил самолет противника не только колесами, но и винтом, что сыграло роковую роль – от удара вал сломался и двигатель выбросило из машины, самолет сразу потерял скорость. Но пройдет чуть более полугода, и другой русский летчик Александр Казаков использует прием воздушного тарана и благополучно возвратится на свой аэродром. В годы Великой Отечественной войны многие пилоты таранили гитлеровцев и остались живы.