Это нововведение было использовано затем при проектировании всех без исключения ракет дальнего действия.
Для улучшения эксплуатационных характеристик ракеты и снижения веса приборов системы управления приборный отсек выполнили герметизированным и расположили непосредственно над отсеком двигательной установки (приборный отсек ракеты Р-1 располагался над баковым).
При этом были разработаны более совершенные приборы системы управления и введена боковая радиокоррекция траектории выведения.
В результате создали ракету с дальностью полета около 600 км при массе головной части в полтора раза большей, чем у Р-1. Рассеивание точек падения головной части Р-2 находилось в тех же пределах, что и для Р-1, несмотря на увеличение дальности полета примерно в два раза.
Создание баллистических ракет первого поколения Р-1 и Р-2 положило начало отечественному практическому ракетостроению в области разработки, технологии и производства. Работа над Р-5 стала качественно новым этапом.
При увеличении стартовой массы ракеты Р-5 на 37% (27,9 т) по сравнению с Р-2 дальность стрельбы возросла в два раза при практически равных массах головных частей. Это обеспечивалось главным образом увеличением удельного импульса двигателя на 9 единиц (219 с) и существенным (на 25%) уменьшением относительной конечной массы (без головной части) конструкции ракеты (0,1235), что интегрально во многом характеризует техническое совершенство ракет вообще.
Многое внедрялось впервые. Так, оба топливных бака ракеты были сделаны несущими. Опыт эксплуатации ракет Р-1 и Р-2, а также расчеты и эксперименты показали, что испарение жидкого кислорода во время нахождения ракеты на стартовом устройстве и на участке выведения не столь значительно и что при соответствующей подпитке кислородного бака на стартовом устройстве можно полностью обойтись без теплоизоляции бака и несущего корпуса. С тех пор такой подход стал обычным в ракетостроении.
Для уменьшения гарантийных остатков топлива в обоих баках впервые были установлены специально разработанные воронкогасители.
Также впервые наряду с автономной системой управления применили системы радиоуправления дальностью, боковой коррекции и аварийного выключения двигателя.
Управление на ракетах Р-1 и Р-2 осуществлялось газоструйными и воздушными рулями, заимствованными по форме и размерам от Фау-2. Они имели относительно большое лобовое сопротивление и ряд других недостатков. В итоге заметная часть тяги ЖРД расходовалась не на разгон ракеты, а на управление ею.
В связи с этим в лаборатории газоструйных рулей (начальник лаборатории С. Фонарев, его заместитель – автор этих строк) совместно со специалистами в области аэрогазодинамики (руководитель В. Рощин) провели теоретические и экспериментальные исследования.