研制工作開始后不久，東風(fēng)三號(hào)單管發(fā)動(dòng)機(jī)(代號(hào)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(dòng)機(jī)改換推進(jìn)劑，同時(shí)提出加長(zhǎng)推進(jìn)劑儲(chǔ)箱，改進(jìn)控制系統(tǒng)等措施，研制東風(fēng)三號(hào)甲代替東風(fēng)四號(hào)。與此同時(shí)，第一研究院總體設(shè)計(jì)部又提出將原來提出的東風(fēng)四號(hào)方案改用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進(jìn)劑，提高兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，從而形成了東風(fēng)四號(hào)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(hào)方案論證。經(jīng)過辯論，在各分系統(tǒng)提出的三個(gè)方案的基礎(chǔ)上，該院辦公會(huì)確定，鑒于東風(fēng)四號(hào)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(shí)，決定仍按東風(fēng)四號(hào)方案繼續(xù)開展工作。5月31日，完成了東風(fēng)四號(hào)的方案設(shè)計(jì)。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(jì)所需要的條件;確定了大型試驗(yàn)方案;提出和落實(shí)了必要的預(yù)研項(xiàng)目和試驗(yàn)項(xiàng)目。
在東風(fēng)四號(hào)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(duì)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(diǎn)及其對(duì)彈道的影響和導(dǎo)彈本身具有測(cè)量功能出發(fā)，建立了“變參數(shù)線性自動(dòng)控制系統(tǒng)外干擾完全補(bǔ)償理論”，為中國(guó)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(huì)，反復(fù)分析了東風(fēng)四號(hào)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刂疲椒ㄕ`差小，可以滿足精度指標(biāo)要求。它是在東風(fēng)二號(hào)、東風(fēng)三號(hào)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(huì)議決定，東風(fēng)四號(hào)采用捷聯(lián)全補(bǔ)償方案。這一方案不但有橫向?qū)б�，還有法向?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(zhǎng)細(xì)比兩級(jí)導(dǎo)彈彈性振動(dòng)和晃動(dòng)的穩(wěn)定性，以及一、二級(jí)分離時(shí)產(chǎn)生的干擾對(duì)二級(jí)起控段穩(wěn)定性的影響等問題。控制系統(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(dòng)與晃動(dòng)的穩(wěn)定性問題。
東風(fēng)四號(hào)導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)，因而對(duì)慣性器件的精度要求比東風(fēng)三號(hào)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(diǎn)是摩擦力矩小，在動(dòng)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(yàn)、設(shè)計(jì)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)。
