Летные испытания второго этапа продолжились на полигоне Капустин Яр с использованием качающегося стенда СМ-49, на котором устанавливалось стартовое устройство для П-10. Всего в период с 11 марта по 17 мая 1957 г. было произведено пять пусков — первые три с неподвижного стенда, два последующих — при имитации килевой качки. Пуски производились 11 марта, 1, 9, 19 апреля и 17 мая и прошли в целом удачно. Была достигнута дальность полета 120 км, и лишь 19 апреля произошел отказ механизма отделения правого стартового двигателя, в результате чего самолет-снаряд потерял устойчивость и упал в 1,9 км от пусковой остановки.

По результатам испытаний старт с неподвижного стенда и в условиях килевой качки был признан надежным, влияние килевой качки на процесс старта оценили как незначительное. Самолет-снаряд показал требуемую устойчивость и управляемость на всех участках траектории. В акте госкомисии отмечалось, что в связи с наличием выступающих деталей измерительной аппаратуры и недостаточно качественной отделки поверхности максимальная скорость полета оказалась меньше расчетной — 323–353 м/с вместо заданных 350–360 м/с. Поскольку на стенде СМ-49 нельзя было проверить работу всех систем изделия в комплексе, решено было продолжить испытания непосредственно на подводной лодке.

По Постановлению СМ СССР от 19 июля 1955 г. ЦКБ-18 Госкомитета по судостроению, возглавляемое главным конструктором П.П. Пустынцевым, в том же году разработало проект П611, по которому для отработки комплекса реактивного вооружения П-10 переоборудовалась дизельная подводная лодка проекта 611. В состав комплекса входили: один самолет-снаряд П-10, транспортный контейнер, в котором изделие хранилось со сложенными консолями крыла на специальной перекатной тележке, стартовое устройство, система навигационных приборов, комплексная система управления стрельбой, другие устройства и системы, обеспечивающие нормальную эксплуатацию стартового устройства и самолета-снаряда.

Для испытаний П-10 выделялась крейсерская подводная лодка Б-64 с нормальным надводным водоизмещением 1831 т, которая прошла в 1956–1957 гг. переоборудование по проекту П611 на судостроительном заводе № 402 в г. Молотовске (с 12 сентября 1957 г. — город Северодвинск).

Прочность контейнера рассчитывалась исходя из предельной глубины погружения лодки-носителя. К его задней части примыкало стартовое устройство, состоявшее из промежуточной и стартовой рам. Стартовая рама поднималась в боевое положение на угол 20,5° с помощью двух гидроцилиндров.

Самолет-снаряд перекатывался из контейнера на стартовую раму на тележке, от которой он отделялся только при старте.

Пуск изделия осуществлялся в надводном положении в нос, поверх ограждения рубки, в следующем порядке. После всплытия лодки крышка контейнера открывалась, из него выкатывалась тележка с ракетой, перемещавшая ее на раму стартового устройства. Передняя опора стартового устройства поднималась, и ракета занимала стартовое положение.

Раскрывалось крыло, запускался маршевый турбореактивный двигатель, затем стартовый РДТТ, и ракета стартовала. После пуска транспортная тележка убиралась в контейнер, крышка закрывалась, и лодка могла уходить под воду. Все операции по предстартовой подготовке производились дистанционно с пультов, находящихся в первом отсеке лодки.

На комплексные испытания первого этапа ПЛ была предъявлена заводом в сентябре 1957 г. Испытания проводились на полигоне ВМФ № 21 в Белом море с

23 сентября по 31 октября 1957 г. Для обеспечения испытаний было выделено опытовое судно «Аэронавт». Главный конструктор Г.М. Бериев был назначен председателем государственной комиссии, его заместителем стал А.Г. Богатырев. Командиром ПЛ был назначен В.А. Евдокимов. Испытания должны были решить следующие задачи:

1. Проверить надежность работы механизмов стартового устройства и системы его управления.

2. Проверить надежность старта самолета-снаряда с ПЛ при волнении моря до 4–5 баллов и ветре с любого направления со скоростью до 10 м/с.

3. Проверить работу системы ПУС (приборов управления стрельбой).

4. Определить летные характеристики самолета-снаряда.

5. Проверить выход самолета-снаряда на заданную высоту, сохранение высоты и ввод в пикирование после прохождения заданной дистанции.

6. Произвести качественную оценку воздействия газовой струи на элементы конструкции ПЛ.

7. Оценить эксплуатационные качества средств и устройства погрузки самолета-снаряда и корабельного пускового оборудования ПЛ.

Первый пуск П-10 был произведен 23 сентября 1957 г. при скорости хода лодки 7 узлов и волнении моря 1–2 балла. До 70-й секунды полет изделия проходил нормально, на 70-й началось резкое падение давления в гидросистеме, на 90-й секунде полет стал неуправляемым, и на 105-й секунде самолет-снаряд упал в море в 30 км от точки старта.

Второй пуск произвели 28 сентября в штилевую погоду. Самолет-снаряд пролетел 194 км за 591 с, но до цели долететь не смог, так как при высоте полета около 150 м врезался в береговую сопку.

Третий пуск был произведен 17 октября, скорость хода ПЛ составляла два узла, волнение моря не превышало 1–2 баллов. Изделие пролетело 239 км за 749 секунд, но до цели опять не дотянуло, поскольку в полете произошел кратковременный сброс оборотов двигателя из-за падения давления топлива.

Четвертый, последний по программе пуск был произведен 31 октября в наиболее сложных метеоусловиях при волнении 5–6 баллов и скорости ветра 15–17 м/с. Он оказался самым удачным, поскольку полет П-10 прошел без замечаний и ракета поразила заданную цель на боевом поле.

Вот как вспоминал о событиях тех дней А.Г. Богатырев:

«Мы вышли в море на подводной лодке, на борту которой находился командующий Северным флотом адмирал А.Т. Чабаненко.

Пришли в заданный район за час до пуска. На лодке началась подготовка. В центральный пост поступают радиограммы, в которых сообщается состояние погоды на трассе полета, готовность станций наблюдения и т. д. На судне обеспечения находятся члены государственной комиссии, заместитель главнокомандующего Военно-морских сил и наш главный конструктор. Они наблюдают за нами со стороны. Вот закончились все проверки и объявлена двадцатиминутная готовность.

Стартовая команда занимает места за пультом управления. Выставляются гироскопы, проверяются электрические цепи, ведущие к пиропатронам. За две минуты до старта запускается маршевый двигатель. Воздух наполняется нарастающим гулом. Мы надеваем шлемофоны. Нужно некоторое время, чтобы адаптироваться к такому шуму и услышать доклад измерительного комплекса о его готовности. Раздается команда: «Старт!» Я нажимаю кнопку пуска. Раздается мощный рев стартовиков. Изделие сходит с пусковой установки. К сожалению, этого нам не видно. На центральном полигоне мы могли наблюдать за пуском в перископы.

Самое удивительное, нашелся один человек, который собственными глазами поблизости наблюдал за стартом, и ракета пролетела у него над головой. А произошло это следующим образом. Когда была объявлена двадцатиминутная готовность, командующий Северным флотом приказал командиру подводной лодки спуститься к нам на пульт и доложить мне, что вся команда находится внутри субмарины. Посчитав, что адмирал последовал за ним, командир дал команду закрыть входной люк. После произведенного запуска, когда мы вышли на палубу, перед нами предстал возбужденный командующий. Лицо его было ликующим. Уж очень ему понравился пуск. Я выразил свое недовольство командиру подводной лодки. Но адмирал стал уверять меня, что принял все меры безопасности: «Положил шапку, чтобы посмотреть, не сдуют ли ее стартовики, а во время пуска спрятался за рубкой!»

В заключении комиссии отмечалось, что программа комплексных испытаний системы П-10 в основном выполнена. Экспериментально подтверждена возможность стрельбы при требуемых ТЗ волнении моря 4–5 баллов и скорости ветра у земли 10 м/с. Оставшийся пятый самолет-снаряд предлагалось поставить на трехмесячные эксплуатационные испытания в контейнере на лодке. Затем должны были начаться государственные испытания.