Формально работы над опытной АПЛ пр. П-627А начались в соответствии с уже не раз упоминавшимся постановлением Правительства от 25 августа 1956 г. Причем, этим постановлением оговаривались не только срок разработки технического проекта (до четвертого квартала 1957 г.), но и примерная дата ввода корабля в строй (в третьем квартале 1959 г.). Фактически, предварительные проработки по данному проекту начались еще в 1955 г., когда СКВ-143 получило от ОКБ-240 исходные данные по стратегической ракете П-20. Проект корабля разрабатывался без какого-либо ТТЗ, на основе технического проекта 627А с внесением необходимых изменений, вызванных размещением на лодке самолета-снаряда, систем и аппаратуры повседневного, а также предстартового обслуживания. На начальном этапе работ главным конструктором проекта являлся руководитель СКБ-143 В.Н. Перегудов, а затем его сменил Г.Я. Светаев. Главным наблюдающим от ВМФ была сотрудник 1-го ЦНИИ МО инженер-капитан 1 ранга А.Н. Донченко, которую в декабре 1959 г. сменил инженер-капитан 3 ранга B.C. Kpoвяков.

Как показала проработка эскизного проекта (представлен на рассмотрение в первом квартале 1957 г.), размещение ракетного вооружения потребовало увеличения нормального водоизмещения АПЛ пр. П-627А по сравнению с прототипом на 480 т и уменьшения скорости хода на 4,5-5 уз. По результатам рассмотрения эскизного проекта (в начале мая 1957 г.) было решено разработать технический проект с учетом выполнения следующих требований. Обеспечить лодке возможность погружения и всплытия, а также плавания в подводном положении с затопленным контейнером, надводную непотопляемость и остойчивость, управляемость на перископной глубине в режиме движения под ГЭД с заглушёнными реакторами обоих бортов и с возможностью пуска установки одного из бортов. Кроме того, требовалось увеличить запасы ВВД и вылет перископа, изготовить из маломагнитной стали легкий корпус, ограждение рубки, ракетный контейнер, цистерны замещения и стабилизаторы.

В техническом проекте (представлен на рассмотрение в четвертом квартале 1957 г.) требование обеспечить надводную непотопляемость и остойчивость привело к необходимости увеличить ширину легкого корпуса корабля до 9,2 м. С целью уменьшить сопротивление движению в подводном положении, в кормовой части ограждения рубки за контейнером установили специальный обтекатель. Так как длина ПК увеличилась, то увеличилось и расчетное давление на него. Учитывая, что сталь для изготовления ПК была принята такой же, как и в пр. 627А (в целях унификации), глубина погружения пр. П-627А снизилась до 285 м (против 300 м у пр. 627А). В этом проекте (в отличие от пр. 627А и эскизного проекта) были приняты плоские межотсечные переборки, рассчитанные на давление 10 кг/см2 , прочные уравнительные цистерны вынесли в межкорпусное пространство, а для аварийного замещения плавучести контейнера спроектировали балластно-аварийную цистерну. На стабилизаторах установили малые кормовые горизонтальные рули (МКГР), которые использовались на больших подводных скоростях (свыше 16 уз), благодаря чему исключалась возможность превышения допустимых дифферентов, а на малых ходах лодка управлялась по глубине большими кормовыми горизонтальными рулями (БКГР).

В техническом проекте также изменился состав вооружения. Вместо восьми 533-мм ТА (принятых в пр. 627А и в эскизном проекте) на нем оставили только четыре 533-мм ТА, а остальные заменили двумя 400-мм ТА. Сократился торпедный боезапас. Был установлен второй зенитный перископ. В конечном итоге, после реализации всех требований, нормальное водоизмещение корабля в техническом проекте возросло до 3950 т. Он был утвержден в мае 1958 г. После этого ЦКБ-143 приступило к разработке рабочих чертежей, с учетом замечаний по техническому проекту и опыта эксплуатации первой АПЛ пр. 627А.

В процессе разработки технических чертежей в проект продолжали вносить изменения. Среди них можно отметить вынос цистерны быстрого погружения из третьего отсека в межкорпусное пространство, замену трех групп АБ двумя с элементами нового типа, замену компрессоров более совершенными и производительными, внедрение устройства закрытия (открытия) забортных отверстий и вырезов в легком корпусе при помощи шпигатных затворов и кингстонов и т.п. В результате внесенных изменений нормальное водоизмещение корабля возросло до 4014 т.

В марте 1957 г. (когда была завершена разработка эскизного проекта) на ССЗ-402 начали заказывать сталь для конструкций прочного корпуса корабля (зав. №282). Тогда предполагалось, что он будет передан флоту в начале 1960 г. В задачу опытной АПЛ пр. П-627А входила отработка в корабельных условиях комплекса П-20. Серийными его носителями должны были стать лодки пр. 653. Однако в феврале 1960 г. было принято решение о прекращении работ по комплексу П-20 и, как следствие, по пр. П-627А. Такое решение объясняется появлением более эффективных комплексов БР. Строившуюся лодку решили переоборудовать в опытную АПЛ пр. ПТ-627А.

Водоизмещение, т:

– нормальное 4014

Главные размерения, м:

– длина наибольшая 110,2

– ширина корпуса наибольшая 9,2

– осадка средняя 6,3

Запас плавучести, % ~40

Архитектурно-конструктивный тип двухкорпусный

Глубина погружения, м:

– рабочая 285

– предельная 360

Автономность по запасам провизии, сут 50-60

Экипаж, чел 90

Энергетическая установка: Главная:

– тип АЭУ

ППУ:

– количество х тип (индекс) ЯР 2 х ВВР (ВМ-А)

– суммарная тепловая мощность ЯР, мВт. 140

ПТУ:

– количество х мощность (индекс) ГТЗА, л.с 2 х 17 500 (ГТЗА-601)

– количество хтип движителей 2 хВФШ

ЭЭС:

– количество х мощность (тип и индекс)

основных источников, кВт. 2 х 1400 (НТГ, ГПМ-21)

– количество х мощность (тип и индекс)

резервных источников, кВт. 2 х 1400 (ДГ, М-820)

– тип (индекс) аварийного источника свинцово-кислотная АБ

(38-СМ)

– количество групп АБ х

элементов в каждой группе АБ 2 х 112

Вспомогательная:

– количество х мощность (тип и индекс) РСД, кВт 2 х 390

(ГЭД на линии вала, ПГ-116)

Скорость хода, уз:

– наибольшая подводная под ГТЗА 23-25,5

– наибольшая надводная под ГТЗА 14-15

Вооружение: Ракетное:

– индекс комплекса П-20

– боезапас 1 стратегическая КР П-20

– вид старта надводный,

из стационарного РК с подъемом лафета

– система подготовки и старта «Сокол-П»

Торпедное:

– количество х калибр ТА, мм 4 (Н) х 533

– боезапас 4торпеды (53-65М или 53-65К)

– количество х калибр ТА, мм 2 (Н) х 400

– боезапас 6 торпед (СЭТ-40 или МГТ-1)

– ПУТС «Ленинград-П627»

Радиоэлектронное:

– НК «Сила-Н-627»

– ГАС «Арктика-М»

– ШПС. МГ-10

– ГАС миноискания «Плутоний»

– станция ЗПС «Свияга» (МГ-15)

– ГАС ОГС «Свет-М»

– РЛК «Альбатрос» (РЛК-101)

– станция опознавания «Хром-К»

– СОРС «Накат»

– эхолот. НЭЛ-5

– перископы зенитные ПЗИ-10 + ПЗИ-8

Внешний вид и схема общего расположения пр. П-627А опытной АПЛ, вооруженной стратегической КР комплекса П-20:

1 – носовой горизонтальный руль; 2 – 533-мм ТА; 3 – кубрик команды; 4 – якорный шпиль; 5 – носовой входной люк; 6 -аварийные буи; 7 – каюты и кают- компания офицеров; 8 – баллоны системы ВВД; 9 – антенна ГАС МГ-10; 10 – боевая рубка; 11 – ходовой мостик; 12 – перископ ПЗИ-10; 13 – перископ ПЗИ-8; 14- перископ ПР-12; 15- ПМУ устройства «Ива»; 16 – ПМУ АП РЛК «Альбатрос»; 17 – ПМУ АП СОРС «Накат» с АП станции опознавания «Нихром»; 18-ПМУ АП радиопеленгатора; 19 – ракетный контейнер; 20 – самолет-снаряд П-20; 21 – крышка ракетного контейнера с обтекателем; 22 – подъемное стартовое устройство {лафет); 23 – кормовой входной люк; 24 – приводы кормовых рулей; 25 – ЦГБ; 26 -девятый (кормовой жилой) отсек; 27 – кормовая дифферентная цистерна; 28 – восьмой (жилой и вспомогательных механизмов) отсек; 29 – холодильные машины; 30 – седьмой (электромеханический) отсек; 31 – навесные турбогенераторы; 32 – пост управления главной энергетической установкой; 33 – шинно-пневматическая муфта; 34 – главная зубчатая передача; 35 – главная паровая турбина; 36 – конденсатор; 37 – шестой (турбинный) отсек; 38 – маневровое устройство; 39 – главный циркуляционный насос; 40 – парогенераторы; 41 – компенсаторы объема; 42 – реакторы; 43 – пятый (реакторный) отсек; 44 – дизель-генераторы; 45 – цистерны дизельного топлива; 46 – четвертый (вспомогательных механизмов) отсек; 47 – центральный пост; 48 – третий (центрального поста) отсек; 49 – посты системы «Сокол-П»; 50 – группы АБ; 51 – второй (носовой жилой и аккумуляторный) отсек; 52 – носовая дифферентная цистерна; 53 – запасная 400-мм торпеда; 54 – 400-мм ТА; 55 – антенна ГАС «Арктика-М».