À l'âge de 26 ans, il est devenu pilote d'essai à l'Institut de recherche scientifique des forces aériennes de Moscou où il s'est montré remarquable et un excellent professionnel. En 1937, à bord d'un ANT-25, il a effectué le premier vol sans escale de Moscou aux États-Unis. Après ce vol, il a été distingué du titre de Héros de l'Union soviétique. Valeri Tchkalov est mort le 15 décembre 1938 au cours d'essais.
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