研制工作開始后不久，東風(fēng)三號單管發(fā)動機(jī)(代號YF-1)用四氧化二氮代替原來的硝酸作為氧化劑進(jìn)行研究性試車獲得成功。“YF-1”的推力和比推力均有一定的提高，因而部分科技人員主張將“YF-1”發(fā)動機(jī)改換推進(jìn)劑，同時提出加長推進(jìn)劑儲箱，改進(jìn)控制系統(tǒng)等措施，研制東風(fēng)三號甲代替東風(fēng)四號。與此同時，第一研究院總體設(shè)計部又提出將原來提出的東風(fēng)四號方案改用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進(jìn)劑，提高兩級發(fā)動機(jī)的推力，從而形成了東風(fēng)四號甲的方案。
1966年4月5日，七機(jī)部一院確定，在上述三種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展東風(fēng)四號方案論證。經(jīng)過辯論，在各分系統(tǒng)提出的三個方案的基礎(chǔ)上，該院辦公會確定，鑒于東風(fēng)四號研制一年多了，工作已全面鋪開，無論指標(biāo)和進(jìn)展都已落實，決定仍按東風(fēng)四號方案繼續(xù)開展工作。5月31日，完成了東風(fēng)四號的方案設(shè)計。其中包括：提出了總體方案;確定了各分系統(tǒng)的主要方案，并相互提供了初步設(shè)計所需要的條件;確定了大型試驗方案;提出和落實了必要的預(yù)研項目和試驗項目。
在東風(fēng)四號方案論證階段，制導(dǎo)系統(tǒng)是關(guān)鍵內(nèi)容之一。隨著導(dǎo)彈射程的增加和飛行狀態(tài)的變化，對制導(dǎo)和姿態(tài)控制系統(tǒng)的要求提高了。20世紀(jì)60年代初，科技人員在深入研究了捷聯(lián)制導(dǎo)系統(tǒng)的線性補(bǔ)償?shù)睦碚摵�，在單補(bǔ)償方案原理的基礎(chǔ)上，從飛行干擾的特點及其對彈道的影響和導(dǎo)彈本身具有測量功能出發(fā)，建立了“變參數(shù)線性自動控制系統(tǒng)外干擾完全補(bǔ)償理論”，為中國捷聯(lián)式制導(dǎo)方案探索出了新途徑。1965年8月，七機(jī)部一院召開了控制系統(tǒng)方案論證會，反復(fù)分析了東風(fēng)四號采用捷聯(lián)全補(bǔ)償方案的利弊，認(rèn)為采用捷聯(lián)式全補(bǔ)償制導(dǎo)系統(tǒng)加橫法向?qū)б刂�，方法誤差小，可以滿足精度指標(biāo)要求。它是在東風(fēng)二號、東風(fēng)三號制導(dǎo)方案基礎(chǔ)上的進(jìn)一步完善，技術(shù)比較成熟。當(dāng)年11月，一院辦公會議決定，東風(fēng)四號采用捷聯(lián)全補(bǔ)償方案。這一方案不但有橫向?qū)б�有法向?qū)б�，以保證導(dǎo)彈的制導(dǎo)誤差更小。姿態(tài)控制系統(tǒng)研制的關(guān)鍵在于解決大長細(xì)比兩級導(dǎo)彈彈性振動和晃動的穩(wěn)定性，以及一、二級分離時產(chǎn)生的干擾對二級起控段穩(wěn)定性的影響等問題�？刂葡到y(tǒng)研究所采取選擇合適位置安裝俯仰、偏航速率陀螺和在飛行過程中改變校正網(wǎng)絡(luò)等措施，妥善地解決了彈性振動與晃動的穩(wěn)定性問題。
東風(fēng)四號導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)，因而對慣性器件的精度要求比東風(fēng)三號高好幾倍。慣性器件研究所選擇氣浮軸承以取代滾珠軸承，其優(yōu)點是摩擦力矩小，在動態(tài)環(huán)境下摩擦特性穩(wěn)定。自1965年開始，該所在研制氣浮陀螺和氣浮陀螺加速度表的過程中，經(jīng)過反復(fù)試驗、設(shè)計和加工，研制成功三段式圓柱組合和小錐式整體結(jié)構(gòu)的氣浮軸承。這種氣浮軸承精度、可靠性高，穩(wěn)定性好。氣浮陀螺和氣浮陀螺加速度表的研制成功，是慣性器件技術(shù)的一次重要突破。1966年3月，氣浮雙軸三自由度陀螺儀初樣正式投產(chǎn)。
