Хотя планировалось использовать те же 100-сильные двигатели, что стояли на «Витязе», и взлетный вес новой машины получался больше, ожидалось, что новый самолет покажет лучшие характеристики за счет тщательного расчета конструкции с учетом уже имеющегося опыта. К окончательной схеме тоже пришли не сразу. Первый вариант самолета имел между коробкой крыльев и оперением еще одно среднее крыло с кабанами для крепления расчалок, а под фюзеляжем были сделаны дополнительные полозы («среднее шасси»).На таком самолете были выполнены первые подлеты. Может быть, этот «огород» и вызовет у некоторых улыбку, но ведь надо иметь в виду, что машина с такой грузоподъемностью строилась впервые в мире и первопроходцам не от кого было ждать подсказок. Дополнительные крылья себя не оправдали, и от них отказались. От снятых средних крыльев на фюзеляже осталась площадка («мостик») с перилами, на которую можно было подняться из фюзеляжа и стоять во время полета.
Была и еще одна особенность в компоновке первого варианта самолета. Учитывая возможность военного применения «Муромца», предполагалось использовать для его вооружения 37-миллиметровую пушку и два пулемета. В этих целях конструкторами предусматривалась установка на средних полозах главного шасси орудийно пулеметной площадки. Она располагалась под передней частью кабины на метр ниже ее. Стрелок должен был вылезать на площадку из кабины во время полета через люк, который находился слева от пилота. Эта площадка была опробована только на первой машине, заказанной военными. Впоследствии вооружение самолета осуществлялось другими путями.
Схема «Муромца» - шестистоечный биплан с крыльями большого размаха и удлинения. Четыре внутренние стойки были попарно сближены, и между ними были установлены двигатели, стоявшие совершенно открыто без обтекателей. Ко всем двигателям имелся доступ в полете - по нижнему крылу шла фанерная дорожка с проволочными перилами. В дальнейшем эта особенность конструкции не раз спасала самолет от вынужденной посадки. Площадь крыльев примерно в полтора раза превышала площадь крыльев «Витязя». Крылья были двухлонжеронные, коробчатой конструкции. Размах верхнего крыла составлял 31 м. В дальнейшем в семействе «Муромцев» размах верхнего крыла колебался от 24 до 34,5 м, а нижнего - от 17 до 27 м. Длина хорд - от 2,3 до 4,2 м, толщина профиля - от 6 до 3,5 в зависимости от ширины крыльев. Крылья были разъемными по размаху. Верхнее состояло из семи частей: центроплана, двух промежуточных частей на каждом полуразмахе и двух консолей, нижнее - из четырех. Все узлы конструкции отличались простотой и целесообразностью.
Конструкция фюзеляжа - без шпренгельных усилений, расчалочная, с полотняной обтяжкой хвостовой части и с фанерной (3 мм) обшивкой носовой части. Передняя часть кабины была первоначально криволинейной, выклеенной из шпона, а в более поздних «Муромцах» - многогранной, с одновременным увеличением поверхности остекления. Сечение фюзеляжа в последних типах «Муромца» достигало 2,5 м в высоту и 1,8 м в ширину. Общий объем кабины составлял 30 м . Кабина изнутри была обшита фанерой. Пол набирался из фанеры толщиной 10 мм, каркас фюзеляжа состоял из четырех ясеневых лонжеронов. Поперечные элементы изготовлялись из сосны, расчалки - из рояльной проволоки, везде двойные.
Горизонтальное оперение «Муромцев» было несущим и имело относительно большие размеры - до 30% от площади крыльев. Профиль стабилизатора с рулями высоты jcnfdfkcz подобен профилю крыла. Стабилизатор - двухлонжееронныи.
Рулей направления предусматривалось три: средний (главный) и дна боковых. С появлением впоследствии задней стрелковой установки боковые рули были широко разнесены по стабилизатору, увеличены в размерах и снабжены осевой компенсацией, средний же руль упразднен
Элероны на «Муромцах» имелись только на верхнем крыле на его консолях, хорда их составляла 1 - 1.5м.
Шасси «Муромцев» крепились под средними двигателями и состояли из парных N-образных стоек с полозами, в пролетах которых на шарнирных колодках крепились попарно колеса на коротких осях с резиновой шнуровой амортизацией. Все восемь колее попарно обшивались кожей, получались как бы колеса с широким ободом. Шасси было достаточно низким, поскольку в то время бытовало представление, что непривычное для летчиков высокое, шасси может быть причиной аварии из-за трудности определенна растоя ния до земли.
Костыль представлял собой ясеневый брус длиной почти в рост человека. Верхний конец костыля прикручивался резиновым шнуром к поперечному раскосу фюзеляжа, а на нижнем была значительных размеров ложка. В первых «Муромцах» предусматривались два параллельных костыля меньших размеров.
Фюзеляж на стоянке занимал почти горизонтальное положение, поэтому крылья были установлены под достаточно большим углом - 8 - 9°. Угол установки горизонтального оперения составлял 5 - 6°.
Двигатели располагались на невысоких вертикальных фермах, или на балках, состоявших из ясеневых полок и раскосов, иногда зашитых фанерой. Бензобаки - латунные, цилиндрические, с заостренными обтекаемыми торцами обычно подвешивались под верхним крылом. Носовые их части иногда использовались в качестве маслобаков. Управление двигателями было раздельное и общее. Кроме рычага управления газом каждого двигателя был один общий рычаг («автолог») для одновременного управления всеми двигателями. Управление самолетом - тросовое, проводка иногда была сдвоенной. На первых машинах стояла штурвальная рама, полисе колонка. Управление в отличие от «Витязя» па всех модификациях было одиночным.
Считалось, что если пилот выйдет из строя, будет убит или ранен, его сможет сменить другой член экипажа, что впоследствии и случалось в боевой обстановке. Путевое управление - обычные педали.
Вся конструкция самолета была простой и несложной в производстве, а его схема для 1913 - 1914 гг. являлась передовой.
В декабре 1913 г. первый «Илья Муромец» (заводской № 107) был собран в ангаре РБВЗ на Корпусном аэродроме и был готов к испытаниям. Предполагалось первую часть испытательной программы проводить на лыжах.
После первых пробежек уже было ясно, что машина хорошо реагирует на действия рулями. 10 декабря 1913 г. был совершен первый полет по прямой в пределах летного поля. «Илья Муромец» пролетел весь аэродром прямо до речки Лиговка. На борту кроме Сикорского был только Панасюк. И в этом полете расчетные данные в основном подтвердились, только пришлось скорректировать центровку. Она оказалась несколько задней. Были также сделаны некоторые другие незначительные доработки.
После нескольких подобных подлетов, когда самолет последовательно поднимал 4, 7 и 10 человек, пришло решение снять среднее крыло и среднее шасси. Несущий стабилизатор вполне справлялся со своей функцией, а среднее крыло давало только лишние сопротивление и вес.
Пока дорабатывалась машина, наступили холода, потом затяжная оттепель. Снег на аэродроме оставался только в канавах и низинах. Встал вопрос: как же вести дальше испытания? Колесное шасси еще не было готово - запаздывали в поставке шины и обода, а на лыжах с бесснежного аэродрома взлетать было немыслимо. Шидловский же торопил с продолжением испытаний. Решили для набора скорости на начальном этапе разбега соорудить снежную полосу, а затем, если повезет и удастся достигнуть приличной скорости, попытаться взлететь, используя участок аэродрома с мокрой травой.
26 января 1914 г. наконец удалось совершить первы полет по кругу. С этого дня и началось триумфально шествие «Ильи Муромца» по небесным дорогам. 11 февраля самолет стартовал с Корпусного аэродрома в сторону Пулкова. Обойдя высоты, он развернулся, дошел до Охты, потом пролетел вдоль Невского и Каменноостровского проспектов, сделал круг над Комендантским аэродромом и затем вернулся на свой аэродром. 12 февраля 1914 г. «Муромец» установил мировой рекорд по максимальному количеству пассажиров, поднятых на борту самолета. На «Муромце» находились 16 человек и аэродромный пес с невинной кличкой Шкалик. Поднятый полезный груз составил 1290 кг. Это было выдающееся достижение, которое отметила пресса: «Наш талантливый летчик-конструктор И. И. Сикор-ский поставил 12 февраля на своем «Илье Муромце» два новых мировых рекорда - на число пассажиров и на грузоподъемность. В этот день он совершил два полета. Первый полет был как бы подготовительным ко второму рекордному. Сперва И. И. Сикорский взял восемь человек пассажиров. С Корпусного аэродрома воздушный корабль легко поднялся на высоту пятисот метров и большим кругом пролетел до Пулкова и обратно. Весь полет продолжался 40 мин. За рулями сидели вновь обученные управлению «Ильей Муромцем» морской летчик Г. И. Лавров и летчик Янковский… Ко второму полету И. И. Сикорский приготовился не сразу. Он хотел взять на корабль только четырнадцать человек и, действительно взявши столько народу и первого в мире четвероногого пассажира - собаку Шкалика, поднялся на пробу в воздух. Три небольших круга над аэродромом убедили его, что аппарат идет более чем легко. Тогда И. И. Сикорский спустился после шестиминутного пребывания в воздухе, забрал к себе еще двух оставшихся внизу и с шестнадцатью взрослыми людьми вторично поднялся на воздух. «Илья Муромец» летал над аэродромом и Пулковом 17 мин и благополучно спустился с высоты 200 м. Пассажиры - человек десять военных летчиков, пилоты и служащие Русско-Балтийского завода были в восторге. Два комиссара аэроклуба запротоколировали этот полет для отправления в бюро Международной воздухоплавательной федерации в Париже. Такого числа пассажиров никто из мировых летчиков не поднимал. Самое большое число было 13 человек у Бреге, но он схитрил, набравши чуть ли не мальчиков по семи, по восьми лет, и продержался в воздухе всего лишь несколько секунд, причем летел по прямой линии. Вообще, при всех предыдущих попытках иностранных авиаторов взять на аппарат более шести человек аппарат мог держаться в воздухе не более нескольких секунд и совершенно не мог сделать виража. Общий вес взятого «Ильей Муромцем» груза 77 пудов 38 фунтов» .
