исследование радиолокационных характеристик ракет и головных частей;
радиолокационное наблюдение за полетом ракет на полигонах Министерства обороны;
поиск областей применения вычислительных машин для повышения уровня автоматизации работы систем противоракетной обороны;
динамика движения тел с жидким наполнением под действием управляющих сил;
разработка радиолокационных станций противоракетной обороны.
Особенно продуктивно в данных направлениях работали сотрудники института П. А. Агаджанов, И. И. Гребенщиков, Г. И. Левин, А. М. Бахрамов, М. М. Бавыкин.
Материалы НИР были в 1954 году использованы отечественной промышленностью при разработке и создании экспериментального полигонного варианта системы противоракетной обороны. Группа ученых под руководством А. А. Ильюшина и И. Е. Шашкова доказала возможность устойчивости летательных аппаратов независимо от взаимного расположения центра давления и центра тяжести с помощью разных стабилизаторов.
Коллектив ученых и сотрудников ЦНИИ-4 принимал участие в проектировании всех экспериментальных и боевых ракетных комплексов. К числу наиболее значимых фундаментальных исследований и разработок, осуществленных в институте в 1946–1951 годах, можно отнести:
методику расчета и составления таблиц для первых ракет; в декабре 1950 года был разработан проект инструкции по отстрелу и составлению таблиц стрельбы ракетами дальнего действия (разработчиком таблицы стрельб был видный ученый П. Е. Эльясберг). Временные таблицы были составлены в 1951 году;
методику расчета полетных заданий для следующих поколений ракет;
работы по исследованию конструкций корпусов ракет;
исследования жидкостных (Г. С. Наримановым были проведены исследования влияния колебаний компонентов топлива в баках на устойчивость движения летательных аппаратов) и твердотопливных реактивных двигателей;
исследования ракетных топлив;
разработку тактико-технических требований на автономную систему управления межконтинентальных баллистических ракет;
обоснование принципов построения высокоточных систем управления на базе бортовых цифровых вычислительных машин и многое другое.
В 1947–1949 годах проведен целый комплекс научно-исследовательских работ по определению перспектив развития автономных систем управления. Разработана инженерная методика расчета систем автоматического регулирования полета ракеты, впервые сформулирована общая постановка задачи управления и стабилизации движения ракеты, исследованы в теоретическом плане вопросы устойчивости для случая нестационарного движения. В 1948 году впервые в отечественном ракетостроении разработана теория гироскопических приборов типа «Вертикант» и «Горизонт». Проанализированы возможные ошибки этих приборов.
