Разместить приборы в межбаковом отсеке решили конструкторы ОКБ-586. В первоначальном проекте НИИ-88 они находились непосредственно за головной частью, так что гироскопические приборы воспринимали изгиб корпуса как угловое отклонение ракеты, что усложняло процесс управления.

В отличие от боевых ракет, спроектированных СП. Королевым, в изделии М.К. Янгеля применялась автономная система управления, не требующая развертывания наземных радиотехнических средств и не подверженная помехам. Наряду с традиционными гироприборами (гирогоризонтом 8Л251 и гировертикантами 8Л252 и 8Л253) автомата стабилизации в бортовой аппаратуре использовался автомат управления дальности с электролитическими интеграторами.

В зависимости от силы и продолжительности тока, пропускаемого через электролитический элемент в процессе предстартовой подготовки, на одном из его электродов образовывался слой хлористого серебра, толщина которого была пропорционально скорости, требуемой при стрельбе на заданную дальность. В полете через электролитический элемент (интегратор) пропускался электрический ток, пропорциональный сигналу от акселерометра, замеряющего кажущееся ускорение (перегрузку). Ионы хлора переходили с электродов в заполняющий этот прибор раствор поваренной соли. После израсходования запаса хлористого серебра на электроде начинал образовываться водород, сопротивление цепи резко возрастало, что приводило к срабатыванию электрического реле и выдаче команд на спад тяги и отключение двигателя. Для улучшения точности и повышения надежности команда выдавалась по срабатыванию трех из пяти установленных на ракете приборов 8Л320 с электролитическими элементами 8Л323.

Для обеспечения точной реализации главной команды выключение двигателя производилось после предварительного дросселирования тяги двигателя.

При увеличенной по сравнению с Р-5М дальности разбросы приращения скорости, получаемой при отделении головной части, в большей мере сказывались на точности попаданий. Отделение головной части производилось пневматическим толкателем, так как поддержание постоянного давления в пневмосистеме оказалось более простой задачей, чем снижение разбросов показателей упругости пружинных устройств. Кроме того, для повышения надежности ранее применявшиеся и нередко отказывавшие пневмозамки крепления головной части заменили пироболтами — впервые в отечественном ракетостроении.

Общий вид ракеты Р-12. Рис. А. Чечина.

Приняли меры и для снижения величины приращения скорости, приобретаемого головной частью при отделении. При этом обеспечивалась относительная скорость ее расхождения с корпусом ракеты, достаточная для исключения последующего соударения. В соответствии с известным законом Ньютона для этого было нужно уменьшить массу отталкиваемого от головной части корпуса ракеты с остатками топлива. Чтобы свести к минимуму остатки топлива на момент отделения головной части, величина заправляемого в ракету топлива зависела от прицельной дальности конкретного пуска.

Головную часть конической формы со сферическим днищем и конической юбкой выполнили из стали, с нанесением на боковую поверхность теплозащиты — минеральной обмазки, на стадии летных испытаний замененной на асботекстолит. Три четверти объема корпуса головной части занимал боевой отсек.

В качестве органов управления ракетой использовались только графитовые газовые рули. Принятые меры по снижению неустойчивости изделия (применение промежуточного днища в баке окислителя, конической юбки хвостового отсека и установленных на нем пластинчатых стабилизаторов) позволили обойтись без аэродинамических рулей. Решительный отказ от применения аэродинамических рулей, эффективность которых возрастала на наиболее ответственных участках полета при действии наибольших возмущений при максимальном скоростном напоре, обеспечил облегчение и упрощение конструкции и, соответственно, повышение ее надежности. Небольшие треугольные стабилизаторы на Р-12 располагались в тех же плоскостях, что и газовые рули.

Головным разработчиком наземного комплекса было определено ГСКБ специального машиностроения (ныне ФГУП «КБОМ им. академика В.П. Бармина»), при этом основные агрегаты оборудования (установщики, транспортные средства) создавались ЦКБ транспортного машиностроения.

Близость геометрических характеристик Р-12 к Р-5М и практически одинаковая масса этих ракет в незаправленном состоянии (4,7 и 4,4 т) позволили на стадии испытаний задействовать в стартовом оборудовании портальный установщик 8У25 из состава наземного комплекса королевской «пятерки», но при этом вместо простой тележки использовался лафет 8У211, включавший собственный механизм подъема стрелы. На наиболее напряженных этапах (в начале подъема и при подходе к вертикали) одновременно работали лебедка подъема установщика и гидроцилиндры лафета. Позже в качестве штатного для комплекса с Р-12 был разработан специальный установщик 8У210 в виде полуприцепа к одноосному тягачу МАЗ-529 (затем — к МоАЗ-546). С учетом увеличенной базы и возросшей массы установщика отпала необходимость в его раскреплении тросами на предварительно вбитых в грунт якорях.

Разработка ракеты велась очень быстро, чему способствовало наличие соответствующего задела у основных организаций-смежников. Так, ОКБ-456, руководимое В.П. Глушко, использовало в двигателе РД-214 газогенератор турбонасосного агрегата от предназначенного для межконтинентальной Р-7 двигателя РД-107. Трудившийся в НИИ-885 коллектив Н.Н. Пилюгина также реализовал в бортовой аппаратуре Р-12 имевшиеся наработки по системам управления Р-7 и экспериментальных ракет на базе Р-5. В частности, в отличие от штатного варианта Р-5М, использовались нормальная и боковая стабилизация движения центра масс ракеты, система регулирования кажущейся скорости.

При плановом ходе «бумажных» работ (рабочую документацию выпустили еще в декабре 1955 г.) подготовка реальной матчасти отставала примерено на год от сроков, заданных постановлением 1955 г. Основной причиной стала затяжка сроков создания двигателя РД-214. Сказывалась и перегрузка днепропетровского завода планом серии Р-1 и Р-2, а также подготовкой производства к выпуску Р-5М. Постановлением правительства от 23 ноября 1956 г. №1531-771 сроки скорректировали, сдвинув начало летных испытаний на 15 апреля 1957 г.

В марте-апреле 1957 г. на экспериментальной базе НИИ-229 в Загорске провели четыре огневых стендовых испытания ракеты с работающим двигателем и три «горячих пролива» ее двигательной установки.

Пуск первой ракеты в варианте «63М» (заводской номер М2-3) с площадки №21 Государственного центрального полигона №4 (Капустин Яр) состоялся 22 июня. В отличие от выпускавшихся в дальнейшем серийных изделий, «63М» не окрашивалась в темно-зеленый цвет. Всем участникам пуска запомнилась великолепная погода, стоявшая в тот день на полигоне. А вот относительно местонахождения главного конструктора воспоминания несколько противоречивы. Так или иначе, Янгель, грубо нарушая технику безопасности, стоял то ли снаружи пускового бункера, то ли у измерительного пункта в полутора верстах от старта.

По воспоминаниям очевидцев, на полигоне находился и Королев. Его отношение к Михаилу Кузьмичу не улучшилось и, глядя на водруженную на стартовый стол Р-12, он якобы произнес: «Что это за карандаш? Да он сломается, так и не взлетев!» Между тем, пропорции Р-12 почти точно повторяли королевскую Р-5М!