Специалисты КБ, сохраняя конструктивно-компоновочную схему Фау-2, внесли ряд принципиальных улучшений и усовершенствований систем, агрегатов и конструкции.
Так, введение схемных изменений и применение новых элементов позволило повысить надежность системы управления. Успехов добились и в результате тщательной экспериментальной отработки двигательной установки. За счет применения более прочных конструкционных материалов представилось возможным снизить сухой вес ракеты и повысить прочность отдельных ее элементов. Наряду с этим были применены неметаллические материалы (резина, покрытия, масла и др.), обеспечивающие большую надежность и долговечность Р-1 при ее эксплуатации в климатических условиях нашей страны.
Все это привело к улучшению основных летно-тактических характеристик ракеты. Показательно, что из 11 пусков в октябре-ноябре 1947 года Фау-2 (индекс А-4), собранных из трофейных узлов и деталей, шесть были аварийными. Из 29 Р-1 первой и второй серии, запущенных в 1948 и 1949 годах, аварии потерпели только три. Дальность полета Р-1 превышала эту характеристику Фау- 2 на 20 км, а точность стрельбы возросла в два раза.
Еще только развертывались работы по Р-1, а в КБ уже приступили к созданию более совершенной ракеты Р-2.
Прежде всего в результате анализа расчетно-теоретических и экспериментальных данных по жидкостному ракетному двигателю (ЖРД) ракеты Р-1, выполненного конструкторским бюро Валентина Петровича Глушко, была выявлена возможность форсирования его тяги до 37 тс при одновременном повышении удельного импульса до 210 с (у ЖРД ракеты Р-1 27,2 тс и 206 с соответственно). Следующий момент. Топливные баки Р-1 размещались внутри несущего стального корпуса, представлявшего собой цилиндр из пол у оболочек с продольным и поперечным силовым набором. При этом между баками и корпусом прокладывалась теплоизоляция из стекловаты. Для снижения веса конструкции в ракете Р-2 бак горючего сделали несущим, то есть воспринимающим все нагрузки, в результате чего часть корпуса стала не нужна. Бак окислителя, ввиду отсутствия в то время достаточного опыта работы с жидким кислородом, размещался по-прежнему в силовом корпусе.
Принципиальным решением также было введение по предложению заместителя Главного конструктора Василия Павловича Мишина отделяющейся головной части, что позволило уменьшить массу корпуса ракеты, ее систем и агрегатов, так как расчет их на прочность в этом случае производился только на нагрузки участка выведения, которые значительно меньше нагрузок, действующих в атмосфере на участке снижения. Дело в том, что ракета с неотделяющей – ся головной частью падала в заданную точку целиком, а для обеспечения расчетной точности попадания нельзя было допускать даже ее частичного разрушения на нисходящей ветви полета. Кроме того, отделяющаяся головная часть за счет значительно меньших по сравнению с ракетой размеров, существенно большей нагрузки на мидель, имеет более стабильную траекторию, что повышает вероятность поражения цели.