Алексей Иванович терпеливо вникал во все научные, технические, хозяйственные и бытовые вопросы института. После доклада президенту Академии артиллерийских наук генерал-лейтенанту Благонравову о формировании научных и вспомогательных подразделений Нестеренко получил от него указание разработать и строго выполнять план научно-исследовательских работ, организовать взаимодействие института с промышленными НИИ, КБ и полигоном Капустин Яр.
В соответствии с указанием президента Академии артиллерийских наук в декабре 1946 года была создана комиссия для составления плана НИР на 1947–1948 годы и плана развертывания отделов, лабораторий и экспериментальных мастерских. Один только план научно-исследовательских работ института на 1947 год включал 37 тем, по которым к концу года было выпущено 146 отчетов. Выпуск такого большого количества отчетов, в основном обзорного характера, позволил командованию быстро включить весь коллектив сотрудников в исследовательскую работу.
Одним из первых результатов научно-исследовательских работ явилось обоснование в 1947–1948 годах системы вооружения полевой реактивной артиллерии.
Алексей Иванович писал: «Преодолевая косность и консерватизм некоторых старших артиллерийских начальников, я и многие другие генералы и офицеры — бывшие командиры ГМЧ, начальники оперативных групп ГМЧ фронтов (Кулешов, Никольский, Вознюк и др.) вели большую работу и борьбу с их консервативными взглядами, спорили, доказывали необходимость дальнейшего развития реактивной артиллерии. Консерватизм некоторых артиллерийских и общевойсковых военачальников, к нашему счастью, не помешал ЦК КПСС и правительству правильно определить возможные перспективы развития ракетного вооружения, роль и значение этого нового вида оружия в будущей войне».
В связи с постановкой в институте поисковых научно-исследовательских работ по созданию новых типов пусковых установок для полевой реактивной артиллерии возникла необходимость проведения исследований в области газовой динамики свободных газовых струй реактивных снарядов. Проведенные газодинамические исследования под руководством члена-корреспондента Академии артиллерийских наук Ф. И. Франкля позволили создать упрощенную методику расчета параметров сверхзвуковых высокотемпературных газовых струй реактивных снарядов и их действия на плоские преграды. Были также разработаны тактико-технические требования Министерства вооруженных сил на полевые реактивные системы и снаряды. В процессе выполнения этих научно-исследовательских работ впервые были показаны возможности разработки топлив на основе перхлоратных солей, что послужило толчком к развертыванию работ над смесевыми твердыми топливами, без чего было бы невозможно в будущем создание твердотопливных ракет большой дальности. Вообще, 4-й НИИ был одной из первых организаций, начавших теоретические и экспериментальные исследования по определению возможности и путей создания баллистических ракет большой дальности на твердом топливе. Решались многие проблемы из этой области: отрабатывались рецепты смесевых твердых топлив, заряды внутреннего горения, теплозащитные и эррозионно-стойкие материалы.
