В 1943 году М.Л. возвращается в Москву в ЦАГИ, где занимается работами по устойчивости самолетов. Им опубликован ряд важных работ в этой области, в частности «Общие требования к управляемости самолета и критерии эффективности управления», «Улучшение управляемости самолета и его продольной устойчивости со свободным рулем высоты», «Критерии управляемости». Последняя работа также являлась кандидатской диссертацией, защищенной в 1943 году.

За работу в ЦАГИ он удостаивается ордена Отечественной войны II степени.

Приказ по Центральному Аэро-Гидродинамическому Институту имени проф. Н. Е. Жуковского № 333 пос. Стаханово, 15 ноября 1944 г.

В течение года в 1-й лаборатории группой кандидата технических наук т. М. Л. МИЛЯ была проведена работа по улучшению боевых качеств самолетов Авиации дальнего действия.

Спроектированный и построенный группой агрегат был испытан в боевых частях, принят для серийной постройки на вновь выпускаемых самолетах, изготовлен в массовых количествах для установки на все ранее выпущенные самолеты этого типа.

Инженер М. Л. МИЛЬ указом Президиума Верховного Совета награжден орденом Красной Звезды.

Отмечая работу научной группы № 12, ПРИКАЗЫВАЮ:

За плодотворную работу по повышению безопасности и улучшению летных свойств боевых самолетов объявить благодарность и премировать:

Миля М. Л., нач. группы — месячным окладом

Ярошенко В. Н., зам. нач. — месячным окладом

Морозова И. Ф., инженера — трехнедельным окладом

Грицуника П. П., механика — трехнедельным окладом

Волкова, констр. — двухнедельным окладом

Масеева С. Б., инженера — двухнедельным окладом

П/п. Начальник ЦАГИ (С. Н. Пышнов) газета ЦАГИ.

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:

Труды Миля, Савельева и Чистякова написаны в результате большой теоретической и практической работы над улучшением управляемости и устойчивости самолетов и автожиров. Прежде всего нужно было найти основные характеристики управляемости в полете и оценить их важность. Авторы лично проделали большое количество измерений и отклонений органов управления в полете. Кроме измерений были поставлены специальные опыты, при которых изменялось трение, включались грузы, пружины, применялись самотормозящие передачи и некоторые схемы управления.

Эти опыты дали весьма интересные результаты и заставили изменить существовавшие ранее взгляды на компенсацию, трение и роль пружин и грузов. Авторы не ограничились выявлением свойств управления самолетов, но произвели работы по улучшению ряда самолетов. Так, например, было произведено резкое улучшение управляемости и устойчивости самолетов И-16, СК-1, СК-2, ОКО-6 бис, ЛАГГ-3. Миль энергично информировал всех конструкторов самолетов о полученных успешных результатах и давал необходимые указания. В настоящее время работы Миля, Савельева и Чистякова широко известны в конструкторских бюро и прилагаются при конструировании самолетов.