МБР Р-16 на параде
Второй пуск ракеты Р-16 состоялся 2 февраля 1961 года. Несмотря на то, что ракета упала на трассе полета из-за потери устойчивости, разработчики убедились, что принятая схема жизнеспособна. После анализа результатов и устранения недостатков испытания были продолжены. Напряженная работа позволила закончить летные испытания Р-16 с наземных пусковых установок к концу 1961 года и в этом же году поставить на боевое дежурство первый ракетный полк.
С мая 1960 года проводились работы, связанные с пуском модифицированной ракеты Р-16У (8К64У) из шахтной пусковой установки. В январе 1962 года на полигоне Байконур состоялся первый пуск ракеты из ШПУ. В следующем году боевой ракетный комплекс с МБР Р-16У был принят на вооружение РВСН.
Ракета была выполнена по схеме «тандем» с последовательным разделением ступеней. Первая, разгонная ступень состояла из хвостового отсека, бака горючего, приборного отсека, бака окислителя и переходника. Баки несущей конструкции с наддувом в полете: бак окислителя наддувался встречным потоком воздуха, а бак горючего — сжатым воздухом из баллонов, размещенных в приборном отсеке.
Двигательная установка состояла из маршевого и рулевого двигателей. Маршевый ЖРД собран из трех одинаковых двухкамерных блоков. Каждый из них включал две камеры сгорания, ТНА, газогенератор и систему питания топливом. Суммарная тяга всех блоков на земле — 227 т, время работы — 90 секунд. Рулевой ЖРД имел четыре поворотные камеры сгорания с одним турбонасосным агрегатом. Разделение ступеней обеспечивалось пироболтами. Одновременно с их срабатыванием включались четырех тормозных пороховых двигателя, размещенных на первой ступени.
Вторая ступень, служившая для разгона ракеты до скорости, соответствовавшей заданной дальности полета, имела аналогичную конструкцию, что и первая, но была выполнена короче и меньшего диаметра. Оба бака наддувались сжатым воздухом.
Двигательная установка во многом была заимствована от первой ступени, что удешевляло и упрощало производство, но в качестве маршевого двигателя устанавливался только один блок. Он развивал тягу в вакууме 90 т и работал в течение 125 секунд. Конструкторам удалось успешно решить задачу надежного запуска ЖРД в условиях разряженной атмосферы и маршевый двигатель включался после увода отделившейся ступени.
Установка МБР Р-16 на стартовый стол
Все ракетные двигатели работали на самовоспламеняющихся при контакте компонентах топлива. Для заправки ракеты компонентами топлива, подачи его к камерам сгорания, хранения сжатого воздуха и его выдачи потребителям ракета оборудовалась пневмогидросистемой.