Первый полет на истребителе «БИ» (иногда обозначавшемся как «БИ-1») летчик Бахчиванджи выполнил 15 мая 1942 года. Взлетная масса самолета в первом полете была ограничена 1300 килограммами, а двигатель отрегулирован на тягу 800 килограммов. Полет продолжался чуть более 3 минут.
О первом полете «БИ» вспоминает инженер-конструктор Борис Черток:
«Все отошли от самолета, кроме Палло. Он в последний раз хотел убедиться, что никакой течи нет. Внешне все было сухо.
Бахчи спокойно сказал: «От хвоста», — закрыл фонарь, включил подачу компонентов и зажигание.
Мы все столпились метрах в пятидесяти от самолета. Каждый из нас уже не раз видел работу двигателя на стенде и при пробежках самолета здесь, на аэродроме. Когда из хвоста крохотного самолета вырвалось ослепительное пламя, все вздрогнули. Видимо, сказалось нервное напряжение длительного ожидания.
Рев двигателя над затихшим аэродромом и яркий факел возвестили начало новой эры. Сотни людей 15 мая 1942 года наблюдали, как самолет стал быстро разбегаться по взлетной полосе. Он легко оторвался от земли и взлетел с резким набором высоты. С работающим двигателем самолет развернулся в одну сторону на 90 градусов, потом в другую, только успел перейти с крутого подъема на горизонтальный полет и факел исчез.
Росляков, стоящий рядом, взглянул на остановленный хронометр: «Шестьдесят пять секунд. Топливо кончилось».
Садился БИ, стремительно приближаясь к земле с неработающим двигателем. Это была первая для Бахчи посадка в таком режиме. Она получилась жесткой. Одна стойка шасси подломилась, колесо отскочило и покатилось по аэродрому. Бахчи успел откинуть фонарь и выбраться из машины раньше, чем подъехали Федоров и Болховитинов, а также пожарная и санитарная машины. Бахчи был очень огорчен неудачной посадкой. Но подумаешь, какая беда — подломились шасси. Подбежавшая толпа, несмотря на протесты, тут же начала качать Бахчи».
Самописцы зафиксировали максимальную высоту полета 840 метров, скорость — 400 км/ч, скороподъемность — 23 м/с. В послеполетном донесении летчик отмечал, что полет на самолете «БИ» в сравнении с обычными типами самолетов исключительно приятен: перед летчиком нет винта и мотора, не слышно шума, выхлопные газы в кабину не попадают; летчик, сидя в передней части самолета, имеет полный обзор передней полусферы и значительно лучший, чем на обычном самолете, обзор задней полусферы; расположение приборов и рычагов управления удачное, видимость их хорошая, кабина не загромождена; по легкости управления самолет превосходит современные ему истребители.
Государственная комиссия, призванная оценить результаты первого полета, в своем заключении писала: «Взлет и полет самолета БИ-1 с ракетным двигателем, впервые примененным в качестве основного двигателя самолета, доказал возможность практического осуществления полета на новом принципе, что открывает новое направление развития авиации».
В связи с износом конструкции планера «БИ-1», обусловленным агрессивным воздействием паров азотной кислоты, последующие летные испытания проводились на втором «БИ-2» и третьем «БИ-3» опытных самолетах, отличавшихся от первого только наличием лыжного шасси. Одновременно было принято решение начать постройку небольшой серии самолетов «БИ-ВС» для ИХ войсковых испытаний. От опытных самолетов «БИ-ВС» отличались вооружением: в дополнение к двум пушкам под фюзеляжем по продольной оси самолета перед кабиной летчика устанавливалась бомбовая кассета, закрытая обтекателем. В кассете размещалось десять мелких бомб массой по 2,5 килограмма, обладавших большой взрывной силой. Предполагалось, что эти бомбы будут сбрасываться над бомбардировщиками, идущими в боевом строю, и поражать их ударной волной и осколками.
Второй полет опытного самолета «БИ» состоялся 10 января 1943 года. За короткий срок на нем были выполнены четыре полета: три летчиком Бахчиванджи и один (12 января) летчиком-испытателем Константином Груздевым. В этих полетах были зафиксированы наивысшие летные показатели самолета «БИ»: максимальная скорость до 675 км/ч (расчетная — 1020 км/ч на высоте 10 километров), вертикальная скороподъемность — 82 м/с, высота полета — 4000 метров, время полета — 6 минут 22 секунды, продолжительность работы двигателя — 84 секунды.
В полете Груздева при выпуске шасси перед посадкой оторвалась одна лыжа, но он благополучно посадил самолет.
В воспоминаниях Палло имеется колоритное высказывание Груздева после полета на «БИ»: «И быстро, и страшно, и очень позади. Как черт на метле».
Полет на «БИ» был действительно очень труден в моральном смысле. Сесть на нем можно было только после выработки горючего, неприятно было соседство с азотной кислотой под большим давлением, иногда прорывавшейся наружу через стыки проводки, а то и через стенки трубок и баков. Эти повреждения приходилось все время устранять, что сильно задерживало полеты, продолжавшиеся всю зиму 1942/43 годов.
Шестой и седьмой полеты выполнялись Бахчиванджи на «БИ-3». Задание летчику на седьмой полет, состоявшийся 27 марта 1943 года, предусматривало доведение скорости горизонтального полета самолета до 750–800 км/ч по прибору на высоте 2 километров. По наблюдениям с земли, седьмой полет, вплоть до конца работы двигателя на 78-й секунде, протекал нормально. После окончания работы двигателя самолет, находившийся в горизонтальном полете, опустил нос, вошел в пикирование и под углом около 50° ударился о землю. Летчик-испытатель Григорий Бахчиванджи погиб. В 1973 году, через 30 лет после гибели, ему было присвоено звание Героя Советского Союза.
Комиссия, расследовавшая обстоятельства катастрофы, в то время не смогла установить подлинные причины перехода в пикирование самолета «БИ». Но в своем заключении она отмечала, что еще не изучены явления, происходящие при скоростях полета порядка 800-1000 км/ч. По мнению комиссии, на этих скоростях могли появиться новые факторы, воздействующие на управляемость и устойчивость, которые расходились с принятыми в то время представлениями, а следовательно, остались неучтенными.
В 1943 году в эксплуатацию была пущена аэродинамическая труба больших скоростей Т-106 ЦАГИ. В ней сразу же начали проводить широкие исследования моделей самолетов и их элементов при больших дозвуковых скоростях. Была испытана и модель самолета «БИ» для выявления причин катастрофы. По результатам испытаний стало ясно, что «БИ» разбился из-за особенностей обтекания прямого крыла и оперения на околозвуковых скоростях и возникающего при этом явления затягивания самолета в пикирование, преодолеть которое летчик не мог.
После гибели Бахчиванджи недостроенные 40 самолетов «БИ-ВС» были демонтированы, но работы по этой теме продолжались еще некоторое время. С целью изучения возможности увеличения продолжительности полета ракетного истребителя-перехватчика типа «БИ», составлявшего всего 2 минуты, в 1943–1944 годах рассматривалась модификация этого самолета с прямоточными воздушно-реактивными двигателями на концах крыла. На шестом экземпляре «БИ-б» установили такие двигатели. Самолет испытали в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101 весной 1944-го, но дальше этих экспериментов дело не пошло.
В январе 1945 года, по возвращении КБ в Москву, на самолете «БИ» с лыжным шасси и двигателем «РД-1» конструкции Алексея Исаева, являвшимся развитием двигателя «Д-1А-1100», летчик Борис Кудрин выполнил два полета В одном из этих полетов при взлетной массе самолета 1800 килограммов и скорости 587 км/ч вертикальная скорость «БИ» у земли составила 87 м/с
При полетах «БИ-7», отличавшегося от остальных «БИ» формой зализов крыла и наличием на моторных капотах обтекателей дугового пускача, возникла вибрация и тряска хвостового оперения. Чтобы выяснить причины этих явлений, по аналогии с компоновкой «БИ-7» были модифицированы «БИ-5» и «БИ-6». В марте — апреле 1945 года проводились их летные испытания в планерном варианте (без включения ЖРД).