Деятельность Михаила Леонтьевича во время Великой Отечественной войны отмечена пятью правительственными наградами. В ЦАГИ М. Л. Миль получил почетную грамоту лучшего научного сотрудника за 1944 год.
Яша Зельвянский — друг семьи — рассказывал, что М.Л. показал ему орден Красной Звезды: «А за что я получил этот орден, даже моя семья не знает. Я в войну придумал такое устройство, которое выводило пикирующий бомбардировщик Ил-4 из пикирования. Летчики при пикировании испытывали перегрузки, теряли сознание, а это устройство выводило самолет из пике даже без воли летчика».
Из представления на Сталинскую премию:
В 1943 году автожирный завод был расформирован. Вернувшись в Москву, Миль вновь переступил порог родного института. Автожирная и геликоптерная тематика в институте полностью свернута. Чем заняться? Раньше он активно занимался проблемами устойчивости летательных аппаратов. Может, вновь заняться этими аппаратами? И будто отвечая на этот вопрос, один из руководителей ЦАГИ профессор Иван Васильевич Острославский предложил М. Л. Милю организовать и возглавить в самолетном отделе первой лаборатории института научную группу по управляемости и маневренности самолета. Миль принял это предложение.
Ранее, в 1940 году, он опубликовал в трудах ЦАГИ статью «Общие требования к управляемости самолета и критерии эффективности управления». Идеи, заложенные в этой статье, послужили отправной точкой для развертывания программы действия его научной группы.
В августе 1943 года он успешно защитил на ученом совете ЦАГИ кандидатскую диссертацию по теме: «Критерии управляемости и маневренности самолета», в дальнейшем опубликованную в журнале «ГВФ» 1943 года. Интересно, что на рукописи диссертации имеется пометка: «т. Миль. Ваша работа носит характер автобиографии, а не научной статьи. Переделать». По-видимому, рецензента не устраивало, что Миль описал последовательность шагов, которые привели к системе критериев управляемости.
В конце 1943 года он часто встречается в стенах института с видными учеными, специалистами по аэродинамике самолета — профессорами B. C. Ведровым, В. Н. Матвеевым и другими сотрудниками ЦАГИ и ЛИИ. Спорит с ними и защищает свои авиационные воззрения — Миль был прекрасным полемистом. Иллюстрацию этого можно воспроизвести по воспоминаниям одного из инженеров его группы И. Ф. Морозова: «Раз в своем кабинете М.Л. вел очень принципиальный спор о характере полета самолета типа «летающее крыло» с Всеволодом Николаевичем Матвеевым. Для защиты своих позиций он неожиданно сделал из бумаги схематизированную модель и стал ее демонстрировать в полете. Модель летала по комнате, вычерчивая замысловатые траектории. Миль был в восторге от своего эксперимента. Матвеев в этом споре в итоге был вынужден признать себя побежденным. Да, М.Л. умел защищать свои идеи».
Наряду с разработкой теоретических вопросов авиации Миль вновь стал помогать фронту. Он включился в разработку по доводке и усовершенствованию некоторых типов серийных боевых самолетов. Началу этой работы помогла одна встреча. В кабинете И. В. Острославского М.Л. застал главного конструктора по самолетостроению С. В. Ильюшина, создателя грозных «илов». Последний, узнав, чем сейчас занимается Миль, предложил ему, с согласия руководства ЦАГИ, заняться повышением эксплуатационных качеств своих серийных самолетов, и в первую очередь бомбардировщика Ил-4. М. Л. Миль дал согласие на это предложение. Он совместно с инженером И. Ф. Морозовым и механиком П. П. Грицуником, по направлению гл. инженера АДД (Авиации дальнего действия) генерал-лейтенанта ВВС Маркова выехал в сентябре 1943 года в расположение аэродромов 1-го и 4-го гвардейских корпусов, где базировались серийные бомбардировщики Ил-4. На основе экспериментальных исследований с десятками боевых машин Ил-4, а в дальнейшем и над самолетами-штурмовиками Ил-2.
Конструкция этого компенсатора была разработана М.Л. при участии инженера его группы В. Н. Ярошенко и внедрена в апреле 1944 года на сотнях боевых машин Ил-4. Монтаж компенсаторов проводился непосредственно на боевых аэродромах АДД по инструкции, написанной лично Милем. Это простое, но очень нужнее усовершенствование в системе управления самолетом повысило более чем на 25 % эксплуатационную эффективность советского дальнего бомбардировщика Ил-4.
Пана Гурьевна вспоминала: «В 1943 году автожир-ный завод расформировали, и наша семья из Билимбая, где остался похоронен сын Вадик, вернулась в Москву. Наша квартира была занята, и все обращения по поводу ее возвращения были тщетны.
После переезда в Москву нам дали крошечную семиметровую комнатку на территории завода, где раньше помещалась заводская касса.
И хотя мы были очень непритязательны, но втроем нам там было тесновато, пришлось переехать в г. Жуковский, где мы получили 2-комнатную квартиру. Здесь М. Л. снова включается в работу в ЦАГИ, в 5-й лаборатории, ведь превыше всего М.Л. ставил задачи вертолетостроения».
Работая в ЦАГИ, Михаил Леонтьевич перешел на конструкторскую работу, и к тому времени у него был богатый опыт прочниста и конструктора автожиров, аэродинамика автожиров и самолетов. В 1946 году в 5-й лаборатории ЦАГИ была выделена группа для занятий геликоптерами и начато проектирование геликоптера.
В 1943 году его назначают в ЦАГИ начальником лаборатории, которая имеет специальное геликоптерное отделение. В ней проводятся глубокие экспериментальные исследования аэродинамики несущего винта. Создается ряд установок для испытаний в аэродинамических трубах, и самое основное — начинает проектироваться натурная геликоптерная установка (НГУ) для исследований полноразмерного несущего винта. Ее конструктором назначается Миль. С самого начала НГУ создается таким образом, чтобы ее затем путем относительно небольших доделок можно было превратить в одновинтовой вертолет. Эта установка стоит сейчас перед входом на Летную испытательную станцию в Панках.
Работали над первым вертолетом почти тайно, чтобы не создавать впечатление, что Миль занимается конструированием. Поэтому фюзеляж, винт и хвостовая балка, представлявшие основу для расчетов прочности и динамики винта, делали вполне легально, а вот хвостовой винт проектировали тайно, в вечернее время.
Все свое свободное время М.Л. проводил на работе, а придет ненадолго домой, прикорнет на сундучке в прихожей и опять на работу. Всего вместе с М.Л. над созданием первого вертолета Ми-1
