Председатель Артиллерийского отделения генерал-лейтенант А.В. Дядин отдавал много сил развитию отечественной артиллерии. Этот «муж совета», как называл его Е.Х. Вессель, делил своё время между многочисленными служебными заседаниями и пребыванием на Волковом поле — артиллерийском полигоне под Петербургом, где участвовал в проведении самых разнообразных испытаний. Генерал Э.И. Тотлебен, известный защитник Севастополя, в шутку говорил о Дядине, что «дневной квартирой его стал Комитет, загородным гуляньем — Волково поле». Энтузиаст своего дела, Дядин сразу же увидел в Маиевском артиллериста не только всесторонне образованного, но и способного разрешать сложные специальные вопросы. В том же 1850 году он поручил Маиевскому первую ответственную работу: составление таблиц стрельбы для состоявших на вооружении русской армии гладкостенных орудий. Существовавшие таблицы не могли более удовлетворять запросам артиллерийской практики.
Маиевский энергично принялся за дело. Ему стало ясно, что основания, на которых были составлены таблицы стрельбы для отечественных орудий, давно устарели. Предпринятые ещё в середине XVIII века опыты показали, что сопротивление воздуха возрастает быстрее, чем квадрат скорости.
Для вычисления новых таблиц стрельбы Маиевский обратился к самым последним опытам 1839—1840 годов, проводившимся во Франции под руководством известных артиллеристов Дидиона, Пиобера и Морена. В результате этих экспериментов Дидиону удалось вывести более совершенное выражение закона сопротивления воздуха. Им и воспользовался Маиевский, увидев в этом законе единственную возможность успешно решить поставленную задачу.
При вычислении таблиц стрельбы Маиевскому необходимо было найти начальные скорости для всех образцов отечественных орудий. Для этого требовался баллистический маятник, но в те годы он был лишь на Охтенском пороховом заводе. Отсутствие маятника на Волковом поле и необходимость в связи с этим доставлять все испытываемые орудия на Охту причиняли много неудобств. Это было очевидно для всех, принимавших участие и работе. Видимо, в эти годы Маиевский принял решение при первой возможности заняться созданием баллистической лаборатории на Волковом поле.
Освоив методику работы с баллистическим маятником, Маиевский приступил к проведению опытных стрельб. После напряжённой работы он составил таблицы стрельбы для ряда орудий. В 1851 году в одном из номеров Артиллерийского журнала была опубликована его статья «Баллистические формулы для разрешения всех вопросов, относящихся до стрельбы орудий и ружей, употребляемых у нас всех родов и калибров». В этой первой работе он излагал теоретические основания, использованные им при составлении таблиц стрельбы. В 1856 году новые таблицы для состоявших на вооружении русской армии гладкостенных орудий были составлены, и поручику Н.В. Маиевскому была объявлена благодарность за эту важную работу.
В эти первые годы новой для Маиевского деятельности Вессель продолжал интересоваться его работой. Старый артиллерист постоянно присутствовал на заседаниях Артиллерийского отделения Военно-учёного комитета, часто приезжал на Волково поле. При встречах с Маиевским Вессель всегда помогал ему советами, делился своим богатым опытом и при всех обращениях внимательного ученика с неизменной готовностью отвечал на поставленные им вопросы.
С самого начала своей научной деятельности Маиевский проявлял живой интерес к разнообразным вопросам артиллерийской науки; круг специальных проблем, которыми он занимался, был чрезвычайно широк. В этом сказывалось несомненное влияние Весселя и Дядина.
Вычисление таблиц стрельбы и опыты на Охтенском заводе отнимали много времени, но это не мешало Маиевскому принимать самое деятельное участие и в работах Артиллерийского отделения по испытанию новых орудий, определению эффективности действия снарядов и проведению других артиллерийских опытов. С середины июня 1852 года Артиллерийское отделение совместно с Инженерным ведомством проводило большие опыты в сапёрном лагере близ Петергофа. Маиевский должен был присутствовать на всех стрельбах в качестве представителя Отделения. Опыты продолжались долго и закончились поздней осенью. В задачи стрельб входило установить эффективность действия снарядов различного калибра и устройства и одновременно определить надёжность некоторых земляных и деревянных укрытий. Итоги опытов Маиевский изложил в статье, опубликованной в 1853 году в одном из номеров «Артиллерийского журнала».
Председатель Артиллерийского отделения Дядин, поручая Маиевскому проведение ответственных работ, привлекал его также к разработке программ полигонных испытаний. Маиевский приобретал исследовательский и практический опыт и становился тонким экспериментатором.
В начале 1850-х годов на вооружение армий западных государств стали поступать нарезные ружья, что позволяло ружейным огнём выводить из строя прислугу 6-фунтовых полевых орудий на дальности действительного картечного выстрела в 300 саженей. В связи с этим на полковника Н.А. Баумгарта было возложено проектирование облегчённой полевой 12-фунтовой пушки. Орудие должно было эффективно действовать на дальности, превышающие 300 саженей, и, таким образом, вести стрельбу, не подвергая прислугу потерям от ружейного огня противника. К лету 1853 года опытный образец был изготовлен. Испытание орудия проводил Маиевский. Стрельбой на меткость было установлено, что опытное орудие превосходит 6-фунтовую полевую пушку, 12-фунтовая облегчённая полевая пушка конструкции полковника Баумгарта была принята на вооружение русской артиллерии.
Среди вопросов, которыми пришлось заниматься Маиевскому, было и определение наивыгоднейшей конструкции ядрокалительных печей. Высокая температура, сообщаемая пушечным ядрам, придавала им свойства зажигательных снарядов.
Испытания показали преимущества отечественной конструкции ядрокалительной печи перед американской, которая оказалась менее производительной.
Кроме того, Маиевскому приходилось выполнять и ряд других работ, связанных с исполнением должности учёного секретаря Артиллерийского отделения. С возложенными на него обязанностями он справлялся блестяще. Представляя его к награде, генерал А.В. Дядин писал: «...этот офицер по блистательным своим способностям и отличным сведениям по части артиллерии, математики и химии постоянно принимает самое деятельное участие в разрешении всех предлагаемых Отделению вопросов и потому по всей справедливости должен назвать его достойным своим помощником».
В 1853 году генерал Е.Х. Вессель умер, не доведя до конца начатый труд — курс артиллерии для военно-учебных заведений. Работу Весселя продолжили его ученики. Двое из них, генералы А.Ф. Ферсман и К.И. Константинов, были уже хорошо известны в артиллерийских кругах: первый — как один из ведущих членов Артиллерийского отделения Военно-учёного комитета, второй — как специалист в области реактивных снарядов и незаурядный конструктор артиллерийских приборов. Третьим был молодой артиллерист штабс-капитан Н.В. Маиевский.
В эти годы, работая над книгой своего учителя, Маиевский столкнулся ещё с одной стороной своей будущей деятельности — педагогической работой. Курс Весселя «Артиллерия. Основания артиллерийского искусства» должен был стать пособием для воспитанников Михайловского артиллерийского училища. Николай Владимирович взял на себя переработку раздела «Стрельба» и составление новой главы «О действительности выстрелов». Много усилий положил благодарный ученик, завершая работу своего учителя и тем способствуя её опубликованию. В течение длительного времени Маиевский подбирал и изучал литературу, посвященную вопросам стрельбы, знакомился с последними инструкциями и приказами по артиллерии. Через четыре года ученики Весселя закончили его труд, и в 1857 году он был опубликован. Долгое время это пособие вместе с первой частью курса, написанной ещё Весселем и изданной в 1851 году, служило единственным руководством по артиллерии в училище.
Работал над книгой Весселя, Маиевский заинтересовался стрельбой из нарезных ружей и занялся изучением баллистических свойств этого вида оружия. Теория движения вращающегося продолговатого снаряда была ещё совершенно не разработана. Маиевский всё больше и больше склонялся к мысли, что решить эту задачу можно лишь после проведения специальных опытных стрельб, чего в то время ещё не было.
