И вот наступил день полета с ЖРД. В-29 с подвеской самолета «346-3» стартовал с аэродрома в Луховицах, который имел более длинную взлетно-посадочную полосу, чем в Теплом Стане. На высоте около 10 км аппарат был отцеплен. ЖРД включился, и «346-3», быстро разгоняясь, свечой пошел вверх. Он пролетел перед самой кабиной носителя и продолжал набирать высоту. Зрелище было впечатляющим, но недолгим. Скоро летчик сообщил, что самолет неуправляем, после чего ему дали команду катапультироваться. Катапультное устройство сработало безотказно, и В. Цизе приземлился на парашюте. Выводы комиссии ЛИИ МАП об испытании изделий «346»: «Самолет «346» является экспериментальным самолетом-лабораторией, задачей которого является исследование полетов с транс- и сверхзвуковыми скоростями; для этой цели самолет снабжен специальной регистрирующей установкой, динамометрической подвеской крыльев, двойными элеронами, рулями высоты с различной аэродинамической компенсацией и двухкамерным ЖРД. Старт самолета «346» производился с самолета-матки В-29, оборудованного специальной подвесной системой, позволяющей отделение лаборатории «346» на высотах 8000-10000 м».

Всего было изготовлено два летных экземпляра самолета: «346-1» и «346-3», которые имели работающую силовую установку ЖРД. «346-3» отличался от «346-1» большим углом стреловидности горизонтального оперения, меньшей толщиной профиля Г.О.3 и отсутствием посадочных щитков, Самолет «346» имел металлическую конструкцию, за исключением герметической кабины летчика, которая выполнена из дерева.