В 1958 г. во время посещения полигона Капустин Яр Первым секретарем ЦК КПСС и Председателем Совета Министров СССР Н.С. Хрущевым среди прочих достижений ему продемонстрировали старт самолета-снаряда П-5 с экспериментальной наземной пусковой установки.

Помимо нештатного наземного старта в то время уже прорабатывался вариант ракетного комплекса П-5П для применения в качестве оперативно-тактического вооружения Сухопутных войск. Военно-воздушные силы также заинтересовались ракетой П-5. Соответствующий вариант проектировался под индексом П-5Н (П-5НА) и был представлен новому заказчику в эскизном проекте, выпущенном в июле 1958 г. К работе над системой управления подключили ОКБ-283. Но, несмотря на планировавшуюся постройку 10 опытных П-5НА на саратовском заводе №292, работы не получили продолжения. Вскоре на вооружение авиации поступил микояновский самолет-снаряд Х-20, специально предназначенный для вооружения Ту-95К (ракетоносной модификации Ту-95) и обеспечивающий лучшую точность за счет применения радиокоррекции полета с самолета-носителя.

Модификации П-5 множились не только из-за особенностей размещения. Как уже отмечалось, сжатые сроки не позволяли полностью укомплектовать самолет-снаряд бортовой аппаратурой в соответствии с первоначальным замыслом. В итоге именно так называемый вариант с упрощенной системой управления прошел летные испытания и был принят на вооружение. Вопреки известному правилу «нет ничего более постоянного, чем временные решения», коллектив ОКБ-52 продолжал целенаправленную разработку варианта ракеты с созданным в НИИ-17 доплеровским измерителем скорости и сноса, функционирующим по изменению частоты радиолокационного отражения от подстилающей поверхности излученного к земле сигнала. В результате вместо номинального значения скорости при определении пройденной дальности использовалась ее фактическая величина, а боковой снос компенсировался доворотом самолета-снаряда в процессе полета. Этот вариант (П-5Д) также поступил на вооружение. Более высокой точности надеялись достигнуть в модификации П-5И с гироинерциальной системой управления совместной разработки НИИ-944 и завода №923. Однако эту модификацию не удалось довести: все усилия сосредоточились на новой ракете с увеличенной дальностью стрельбы.

Подводная лодка пр. П-613.

Тем временем испытания образца с упрощенной системой управления приближались к завершению. Всего выполнили 31 пуск, в том числе 5 с опытовой лодки пр. П-613 и 4 с боевой пр. 644. Эта версия самолета-снаряда П-5 (4К34) комплектовалась прецессионным автоматом курса с гировертикалью, счетчиком времени и барометрическим высотомером, обеспечивающим полет в диапазоне высот от 400 до 800 м. Большая часть аппаратуры размещалась в отсеке Ф-1 длиной 1,875 м с максимальным диаметром 760 мм. В отсеке Ф-2 длиной 2,05 м устанавливалась боевая часть с электромагнитным взрывательным устройством. Ф-3 представлял собой несущий топливный отсек диаметром 860 мм. В отсеке Ф-4 длиной 3 м, сужающемся до диаметра 0,24 м, размещался турбореактивный двигатель КРД-26 с тягой 2,5 т, разработанный коллективом В.Н. Сорокина в ОКБ-26. Для подачи воздуха в двигатель под отсеком Ф-3 монтировался воздухозаборник высотой 0,28 м с воздуховодом. Внизу хвостовой части фюзеляжа устанавливались созданные в КБ-2 завода №81 (главный конструктор И.И. Картуков) стартовые двигатели ПРД-34, в сумме весящие около 0,8 т и развивающие тягу 36,6 т. Топливный заряд единичного двигателя состоял из семи пороховых шашек длиной 2160 мм при диаметре 122 мм с внутренним каналом диаметром 57 мм, вес которых достигал 215 кг.

Общая длина самолета-снаряда 10,819 м, масса, включая ускорители, 5,1 т. Размах крыла со стреловидностью 58° с корневой хордой 2,6 м и концевой 1,06 м в раскрытом положении составлял около 3 м. Гидравлический механизм АРК-5 осуществлял раскрытие крыла за 0,5—0,7 с.

Старт самолета-снаряда с подводной лодки С-146 мог осуществляться при волнении моря до 4—5 баллов на скорости до 8—10 узлов. Забегая вперед, отметим, что по завершении основных испытаний П-5 субмарина использовалась для осуществления пусков в целях составления таблиц стрельбы с учетом ветра, в мае-июне 1962 г. провели проверку С-146 с ракетами на взрывостойкость. Результаты оказались не слишком обнадеживающими, после чего было принято решение возвратить С-146 в обычную торпедную дизель-электрическую ПЛ пр.613.

Система реактивного вооружения с самолетом-снарядом П-5 поступила на вооружение в соответствии с постановлением от 19 июня 1959 г. Правительственным документом определялась дальность полета 80—500 км, скорость 1250— 1300 км/ч, точность ±8 км.

Таким образом, показатели, заданные постановлением 1955 г., были в основном достигнуты. Несколько недобиралась максимальная скорость, что, по-видимому, определялось несоответствием простого подфюзеляжного воздухозаборника условиям полета на больших сверхзвуковых скоростях. Известно, что доработка воздухозаборника позволила увеличить скорость МиГ-19 почти на 500 км/ч (модификация СМ-12). Однако в целом задание партии и правительства было выполнено. Весной 1959 г. В.Н. Челомей удостоился звания Героя Социалистического Труда и совместно с группой сотрудников стал лауреатом Ленинской премии. Летом для вручения высокой награды — ордена Ленина — на предприятие прибыл лично Н.С. Хрущев.