Развитием экспериментальной машины ЦАГИ 1-ЭА стал модифицированный вертолет ЦАГИ 5-ЭА, имеющий такие же фюзеляж, двигатели и шасси. Новым был несущий винт, принципиальную схему которого предложил И.П.Братухин — руководитель всех проектных работ по этому аппарату. Для повышения устойчивости вертолета и обеспечения безопасности полета конструктор решил разделить функции создания подъемной силы и управления, для чего скомбинировал два трехлопастных винта. Три большие лопасти образовали несущий винт диаметром 12м, а три малые лопасти, закрепленные на втулке между большими лопастями и имевшие в диаметре 7.8м, предназначались для управления вертолетом в продольном и поперечном направлениях.
Летные испытания ЦАГИ 5-ЭА, последовавшие после проведения наземных испытаний, продолжались с 1933 по 1936 год. Вертолет неизменно пилотировал Черемухин. Поэтому конструкторы получили полное представление о работе комбинированного винта, который обеспечил значительное повышение устойчивости машины и надежную управляемость.
Одновременно с проектированием вертолетов 1-ЭА и 5-ЭА Братухин уделял много внимания изучению теории несущего винта с учетом махового движения лопастей на режимах горизонтального полета. Основополагающей тогда была теория, разработанная для расчета автожиров английскими учеными-аэродинамиками Глауэртом и Локком. Изучив их труды, проведя собственные теоретические и экспериментальные исследования, Братухин подготовил обобщающую работу «Автожиры. Теория и расчеты», которая после опубликования в Оборонгизе в 1934 году стала на долгие годы основным пособием по теории винтокрылых аппаратов. Характерно, что сам Иван Павлович всю жизнь оставался верен вертолетам, считая их более перспективными летательными аппаратами, чем автожиры.
Проектирование следующего вертолета — ЦАГИ 11-ЭА — началось в 1934 году. Для него Братухин предложил оригинальную комбинированную схему, позволяющую сочетать возможности вертикального взлета и посадки с большой скоростью самолета. Двухместный вертолет имел несущий винт, аналогичный винту на ЦАГИ 5-ЭА.