Возглавив Ракетное заведение, Константинов начал работу по усовершенствованию русского оружия.
Но чтобы совершенствовать оружие, надо знать, как оно работает. В 1844 году Константинов изобрел баллистический маятник для изучения работы ракет.
«Я прибегнул к аппарату, – писал Константинов, – самому верному, которым только обладают наблюдательные науки при измерении времени, и поэтому устроил для ракет баллистический маятник.»
Этот прибор, называемый ныне «ракетным электробаллистическим маятником», позволял с достаточной точностью измерять тягу ракет и определять зависимость ее величины от времени.
«Ракетный маятник, – писал Константинов, – доставил нам многие указания, относящиеся к соотношению составных частей ракетного состава, внутреннему размещению ракетной пустоты.»
Фактически, Константинов создал первый в истории ракетный испытательный стенд. На нем проводились целые серии опытов. Уже к началу 1851 года Константинов получил данные на 120 ракетных систем, определил наилучшие рецепты пороховых смесей, исследовал процессы истечения газов из ракетной камеры.
Его интересовало все, имеющее отношение к ракетам. Например, вопрос стабилизации ракет в полете. Вновь и вновь он возвращался к этой теме. Изучал влияние ветра, критически разбирал идею вращения ракеты в полете за счет истечения части пороховых газов через специальные сопла: «При всех этих способах тщательным исследованием предмета можно убедиться, что вращательное движение ракеты около оси(…) поглощает(…) часть движущей силы; этим уменьшается действие движущей силы по направлению полета, а поэтому скорость…»
Константинов также подметил, что полет ракеты отличается от движения обычного снаряда. Снаряды летели по четкой траектории, ракеты казались более свободными, что мешало точности стрельбы.