«Девятка» отличалась сравнительно коротким участком работы первой ступени, вследствие чего разделение ступеней происходило на высоте, где влияние скоростного напора на ракету еще значительно. На ракете был реализован так называемый «горячий» способ разделения ступеней, при котором двигатель второй ступени запускался в конце работы маршевого двигателя первой ступени. При этом горячие газы истекают через ферменную конструкцию переходника. Из-за того, что в момент разделения ЖРД второй ступени работал только на 50% номинальной тяги и короткая вторая ступень была аэродинамически неустойчива, рулевые сопла не могли справиться с возмущающими моментами. Для устранения этого недостатка конструкторы установили специальные аэродинамические щитки на внешней поверхности сбрасываемого хвостового отсека, раскрытие которых при разделении ступеней смещало центр давления и повышало устойчивость ракеты. После выхода ЖРД на рабочий режим тяги обтекатель хвостового отсека вместе с этими щитками сбрасывался.
МБР Р-9А(СССР) 1965г.
С появлением у США систем засечки пусков МБР по мощному факелу двигателей, короткий участок работы первой ступени стал достоинством «девятки». Ведь чем меньше время существования факела, тем сложнее системам ПРО реагировать на такую ракету. На Р-9А были установлены двигатели на кислородно-керосиновом топливе. Именно такому топливу С. Королев уделял особое внимание, как нетоксичному, высокоэнергетичному и дешевому в производстве.
На первой ступени стоял четырехкамерный РД-111 с выхлопом отработанного парогаза из ТНА через неподвижное сопло между камерами. Чтобы обеспечить управление ракетой, камеры были выполнены качающимися. Двигатель развивал тягу в 141 т и работал в течение 105 секунд.
На второй ступени установили четырехкамерный ЖРД с рулевыми соплами РД-461 конструкции С. Косберга. Он обладал рекордным по тому времени удельным импульсом среди кислородно-керосиновых двигателей и развивал тягу в вакууме 31 т. Максимальное время работы — 165 секунд. Для быстрого вывода двигательных установок на номинальный режим и воспламенения компонентов топлива служила специальная система запуска с пирозажигательными устройствами.
На ракете устанавливалась комбинированная система управления, обеспечивавшая точность стрельбы (КВО) на дальностях свыше 12000 км не более 1,6 км. На Р-9А от радиотехнического канала со временем отказались.
Для МБР Р-9А были разработаны два варианта моноблочных ядерных головных частей: штатная и тяжелая, массой 2,2 т. Первая имела мощность 3 Мт и могла быть доставлена на дальность свыше 13500 км, вторая — 4 Мт. С ней дальность полета ракеты достигала 12500 км.