В 1915 году поступил в подготовительные классы гимназии в Киеве, в 1917 году пошёл в первый класс гимназии в Одессе, куда переехали мать, Мария Николаевна Баланина, и отчим Григорий Михайлович Баланин (18811963).
В гимназии учился недолго её закрыли; потом были четыре месяца единой трудовой школы. Далее получал образование дома его мать и отчим были учителями, а отчим, помимо педагогического, имел инженерное образование. Ещё в школьные годы Сергей интересовался новой тогда авиационной техникой и проявил к ней исключительные способности. В 19221924 учился в строительной профессиональной школе, занимаясь во многих кружках и на разных курсах.
В 1921 году познакомился с лётчиками Одесского гидроотряда и активно участвовал в авиационной общественной жизни: с 16 лет как лектор по ликвидации авиабезграмотности, а с 17 как автор проекта безмоторного самолёта К-5, официально защищённого перед компетентной комиссией и рекомендованного к постройке.