При стрельбе на максимальную дальность время работы двигателя ракеты было 128,5 секунд, высота конца активного участка – 120 км и максимальная высота траектории – 620 км.
Постановлением СМ № 162-164 от 13.03.1968 г. комплекс Д-5 с ракетой Р-27 был принят на вооружение ВМФ.
Комплекс Д-5 получили атомные ПЛ пр.667А. Внешне лодки были похожи на американские типа 'Джордж Вашингтон', за что их на западе называли 'Янки тип', а у нас – 'Ваня Вашингтон'. Пусковые установки размещались в вертикальных шахтах, равнопрочных прочному корпусу лодки. Шахты располагались симметрично диаметральной плоскости в два ряда по 8 в четвертом и пятом отсеках.
Для самообороны ПЛ пр.667 рассматривался вариант помещения в одной или двух шахтах зенитных ракет 'Оса-М' вместо баллистических ракет. Однако реализован проект не был.
На базе ракет Р-27 была создана баллистическая ракета Р-27К, которая имела бортовые средства для визирования цели и коррекции полета головной части на конечном участке. Ракета Р-27К успешно прошла испытания и в 1974 году была принята в опытную эксплуатацию ВМФ. Ракетами Р-27К была оснащена только одна лодка.
10 июня 1971 г. вышло Постановлением СМ о модернизации комплекса Д-5. Основной целью модернизации было оснащение ракеты головной частью с тремя боеголовками (без индивидуального наведения) с сохранением дальности стрельбы Д-5, или моноблочной боевой частью с увеличением дальности стрельбы в 1,2 раза и точности стрельбы на 15%. Модернизация коснулась двигателя: увеличена сила тяги и системы управления. Комплекс получил наименование Д-5У, а ракета – Р-27У.
Корабельные испытания ракет Р-27У проводились с сентября 1972 года по август 1973 года с ПЛ, находившейся на глубине от 42 до 48 метров при волнении моря до 5 баллов и скорости лодки от 3,7 до 4,2 узлов. Все 16 пусков в ходе корабельных испытаний оказались успешными.
Постановлением СМ № 8-5 от 4.01.1974 г. комплекс Д-5У с ракетой Р- 27У, оснащенной моноблочной, или тремя разделяющимися боеголовками, был принят на вооружение.
Комплекс Д-2У состоял на вооружении до 1990 года. Всего за это время был произведен 161 пуск ракет Р-27У, из которых 150 было успешных.
Кроме этой модернизации на базе ракеты Р-27 была разработана ракета Р- 27К с моноблочной боевой частью, имеющей пассивную систему самонаведения, способную поражать как точечные цели на берегу, так и надводные корабли в море.
В 1974 году ракета Р-27К была принята в опытную эксплуатацию. Ими была вооружена только одна атомная ПЛ.
Первой в СССР серийной твердотопливной ракетой для ПЛ была Р-31 в комплексе Д-11, созданная под руководством П.А.Тюрина в ПО 'Арсенал'.
Впервые подводный старт ракеты производился с использованием порохового аккумулятора из 'сухой' шахты, герметизированной на верхнем срезе 'мягкой' мембраны. Таким образом удалось отказаться от размещения на лодке разветвленной сети трубоприводов, цистерн забортной воды большой вместительности и высокопроизводительных переключающих средств, необходимых для 'мокрого' старта. У лодок с 'мокрым' стартом в период предстартовой подготовки создавались высокие уровни шумов, демаскирующие приготовления к запуску ракеты, а размещение цистерн увеличивало водоизмещение ПЛ. Лодки с 'сухим' стартом были лишены этих недостатков.
Полигонные испытания комплекса Д-11 были проведены с 1976 года по 1979 год.
Корабельные испытания Р-31 проводились на Северном флоте на ПЛ К-140 пр.667АМ.
Комплекс Д-11 с ракетой Р-31, оснащенной моноблочной боевой частью, был принят в эксплуатацию в 1980 году. В ВМФ ракета Р-31 получила обозначение 'изделие ЗМ-17'.
Комплекс Д-11 имелся только на одной лодке К-140. В 1989 году ракеты Р- 31 были уничтожены выстреливанием, а К- 140 была списана в январе 1990 года.
28 сентября 1964 г. вышло Постановление СМ № 808-33 о начале работ над первой межконтитентальной лодочной ракетой Р-29 комплекса Д-9. Ракеты Р-29 с дальностью около 7800 км могли поражать территорию вероятного противника из удаленных районов Мирового океана вне эффективной зоны противолодочной обороны противника или из операционных зон Северного или Тихоокеанского флота под прикрытием собственной ПВО и ПЛО. В крайнем случае ракеты могли быть запущены из собственных баз прямо от причала. Поэтому новые ракеты могли запускаться как из-под воды, так и в надводном положении ПЛ.
В целях сокращения массо-габаритных характеристик Р-29 была принята двухступенчатая схема ракеты, без межступенчатых и межбаковых отсеков с жидкостными двигателями 1-й и 2-й ступеней, размещенных в топливных баках ('утопленная схема' ЖРД). Верхнее днище бака горючего 2-й ступени 'выполнено в виде конуса, в котором размещалась 'перевернутая' по направлению полета ядерная боеголовка. Для повышения точности попадания в систему управления ракета была введена аппаратура астрокоррекции, разработанная ЦКБ 'Геофизика'. В связи с работами в США по созданию систем противоракетной обороны на ракете Р-29 впервые в ВМФ СССР были размещены легкие ложные цели с эффективной поверхностью рассеивания, близкой к ЭПР боевой части ракеты. Ложные цели в сложенном состоянии размещались в специальных цилиндрических контейнерах, вваренных в бак горючего второй ступени и выбрасывались в момент отделения головной части.
Благодаря высокой степени автоматизации предстартовой подготовки весь боекомплект лодки мог быть выпущен одним залпом.
Отработка ракеты и элементов комплекса Д-9 началась на испытательной базе Черноморского флота пусками полномасшабных макетов ракет с двигательной установкой первой ступени и упрощенной системой управления. Пуски проводились с плавучего стенда с глубины 40-50 метров (6 пусков) и из подводного положения полностью затопленной шахты (1 пуск).
Затем испытания Д-9 были перенесены на Государственный цейтральный морской полигон для летной отработки ракет пусками с наземного стенда.
В ходе наземных пусков наряду с обычными заданиями летных испытаний проверялась работа систем астрокоррекции, сброса астрокупола, разделения ступеней ракеты, отделение переднего отсека, боевой части и 'ложных целей'.
При одном из пусков в процессе выхода на режим двигателя первой ступени произошло разрушение центральной камеры, взрыв ракеты и пожар в шахте и на стартовой площадке, в результате чего шахта и пусковая установка были выведены из строя на много недель.
Всего с марта 1969 года по декабрь 1971 года было проведено 20 пусков ракет с наземного стенда.
Заключительный этап летных испытаний Р-29 проходил на Северном флоте на экспериментальной подводной лодке К-145 (проекта 658М, переделана в пр.701). С К-145 было запущено 13 ракет. В декабре
1972 года в строй вступила К-279, головная ПЛ пр.667Б, штатный носитель Р- 29. С К-279 в ходе летных испытаний было запущено 6 ракет. Испытания проводились пусками одиночных ракет (13 пусков) и залповой стрельбой – один двухракетный и один четырехракетный залп.
