Между тем постановлением Совета Министров СССР от 26 января 1954 г. о Проведении проектно-экспериментальных работ с целью исследования возможности вооружения подводных лодок баллистическими ракетами дальнего действия (БРДД.) предусматривалось после окончания экспериментальной части этих работ (пусков БР с переоборудованной по проекту В-611 ДЭПА Б-67 и получения необходимых данных для технического проектирования подводной лодки с ракетным вооружением по теме «Волна») разработать технический проект океанской ДЭПЛ с ракетным вооружением.
Спустя пять месяцев после принятия этого постановления, в мае, Главное управление кораблестроения ВМФ выдало ЦКБ-16 Минсудпрома (впоследствии СПМБМ «Малахит») тактико-техническое задание (ТТЗ) на раз работку технического проекта ракетной подводной лодки, которому присвоили номер 629. Заданием предусматривалась максимальная унификация нового корабля со строившимися большими торпедными ДЭПЛ проекта 611 и проектировавшейся лодкой проекта 641. включая сохранение главных размеров и теоретического чертежа. Последняя, более современная, и была взята в качестве базовой.
ЦКБ-16 (начальник — главный конструктор проекта Н.Н. Исанин) начало эскизное проектирование, по сути дела, параллельно с экспериментально-исследовательскими работами по теме «Волна» — исследованию возможности пусков ракет с борта подводной лодки. В результате выявилась полная несостоятельность требований ТТЗ (1954), в первую очередь по кораблестроительным характеристикам и ряду других ТТЭ нового корабля, назначению, составу ракетного вооружения. Выводы подтвердил главный наблюдающий ВМФ сотрудник ЦНИИ военного кораблестроения капитан 2 ранга Б.Ф. Васильев, подписав в начале лета 1955 г. материалы завершенного эскизного проекта. Результаты доложили сначала командованию ВМФ, а затем и правительству.
Становилось очевидным: при наличии у берегов вероятного противника достаточно глубокой (300–400 км) зоны противолодочной обороны (ПЛО) вооружение ДЭПЛ ракетами с дальностью полета 250 км не могло обеспечить успешного выполнения основной задачи — нанесения ракетного удара по объектам, расположенным в глубине территории противника. Но это было еще не все.
Разработчикам предназначавшейся специально для вооружения проектируемой подводной лодки раке ты Р-11ФМ было предъявлено новое требование — оснастить ее специальной головной частью, значительно повышающей ударную мощь оружия. Проработки же НИИ-88 Миноборонпрома показали, что получить дальность полета 250 км при сохранении габаритов и массы ракеты не удастся, а дальность полета морской модификации ракеты со специальной боевой частью (СБЧ) едва сможет достигнуть 150 км, что резко снизит и без того невысокие тактические возможности вновь создаваемой подводной лодки. Практически это было неприемлемо.