В связи с тем, что возникла необходимость в увеличении дальности почти в полтора раза по сравнению с 17Д и высоты полета ракеты, принятую ранее компоновочную схему пришлось пересмотреть. Этому способствовало и то, что постановлением задавалось сохранение величин стартовой массы, размеров и моментов инерции на уровне серийно выпускавшихся ракет комплекса С-75, что было связано с необходимостью использования для новой ракеты уже имевшихся в частях ПВО пусковых установок, транспортных средств и технологического оборудования. Тем самым устанавливался предел стартовой массы ракеты — 2800 кг.
Перед проектировщиками стояли и другие проблемы. Так, для обеспечения эффективного поражения высокоскоростных и высотных целей ракета на конечном участке своей траектории при подлете к цели должна была совершать маневры с перегрузками более двух единиц. При этом цель могла находиться на высоте более 30 км, где аэродинамические органы управления ракеты сколько-нибудь реальных размеров обеспечивали требуемые перегрузки при скорости полета свыше 1400 м/с. Однако при большой скорости сближения ракеты с целью резко снижалась эффективность срабатывания боевой части, что требовало значительного увеличения ее массы и габаритов. Потребовалось проведение дополнительных исследований по определению рациональных уровней величин как массы боевой части ракеты, так и скорости ее полета на конечном участке траектории. Оптимальное значение скорости составило 1400–1500 м/с. Предъявленные к ракете высокие требования по величине средней скорости полета при ограничениях в конечной скорости предопределили характер траекторных характеристик. После интенсивного набора высокой сверхзвуковой скорости до сброса стартового ускорителя при работе ракетно-прямоточной двигательной установки начинался дополнительный разгон с дальнейшим поддержанием на маршевом режиме скорости полета на уровне свыше трех скоростей звука. С учетом полученных к тому времени результатов испытаний 17Д, показавших невозможность эффективной работы ракетно-прямоточного двигателя как на высотах более 20 км из-за возникновения помлажных режимов, так и при больших углах атаки, было принято решение об установке на ракете еще одного твердотопливного двигателя для достижения требуемых высот и скоростей перехвата цели. Таким образом, проектируемая ракета стала трехступенчатой.
Использование подобной схемы ракеты сулило значительное повышение ее летных данных и обеспечивало рациональное расходование топлива по траектории и, соответственно, активный полет на полную заданную дальность — 60 км. Подобная дальность полета для ракет, оснащенных только твердотопливными двигателями, в те годы была большим достижением. При полете на максимальную дальность на высотах менее 20 км топливо ракетно-прямоточных двигателей должно было использоваться полностью, после чего они должны были сбрасываться. При полете к цели, находящейся на высотах более 20 км, маршевые двигатели могли сбрасываться в любой момент их работы Непосредственно перед их сбросом должен был запускаться двигатель третьей ступени, который и осуществлял разгон ракеты до необходимой скорости более 1400 м/с.
