W dniach 29 sierpnia – 7 września 1931 Orliński zwyciężył na PZL P.6 w amerykańskich zawodach lotniczych National Air Races w Cleveland, pokonując znanych pilotów światowych, w tym Ernsta Udeta. Uznanie wzbudziły zwłaszcza jego brawurowe akrobacje. W 1932 ponownie wziął udział w zawodach samolotów turystycznych Challenge 1932, tym razem na PZL.19, lecz 23 sierpnia musiał wycofać się z lotu okrężnego na skutek choroby. 28 czerwca 1934 ustanowił na PZL P.24 światowy rekord prędkości dla samolotów myśliwskich z silnikiem gwiazdowym – 414 km/h. W 1936 oblatywał prototyp LWS-4 zwanego Żubrem, w późniejszym okresie znanego jako LWS-6 Żubr.
Jako pilot doświadczalny Orliński uczestniczył w kilku wypadkach lotniczych: jesienią 1931 w okolicach Częstochowy musiał ratować się skokiem ze spadochronem z PZL P.6, któremu w locie urwał się silnik. W lipcu 1932, udając się prototypem myśliwca PZL P.8 na mityng lotniczy do Zurychu, skapotował koło Końskich z powodu awarii silnika, a następnie rozbił się na drugim prototypie, lądując w Innsbrucku. Podczas prób PZL P.7 1 września 1932 musiał ponownie ratować się skokiem ze spadochronem na skutek urwania lotek w locie nurkowym w wyniku flatteru, łamiąc nogę.