YF-3是中國(guó)第一臺(tái)高空發(fā)動(dòng)機(jī)，工作在60千米以上高空。保證發(fā)動(dòng)機(jī)高空順利點(diǎn)火啟動(dòng)成了研制工作中的重大技術(shù)難關(guān)。在張貴田主持下，液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研究所科技人員從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和氧化劑相遇就自燃點(diǎn)火的情況，經(jīng)過(guò)研究分析和反復(fù)試驗(yàn)論證，提出了解決方案：為二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)造成一個(gè)在高空跟地面一樣的點(diǎn)火環(huán)境，并進(jìn)一步改造了發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)系統(tǒng)，保證兩組元進(jìn)入燃燒室有合適的時(shí)差，并采取在燃燒室喉部粘合堵蓋、副系統(tǒng)加薄膜等措施，確保發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，所有腔道均保持有與地面相同的點(diǎn)火環(huán)境。這樣，推進(jìn)劑二組元既能夠可靠點(diǎn)火，又不會(huì)出現(xiàn)爆燃。

　　1966年3月3日，YF-3發(fā)動(dòng)機(jī)首次全系統(tǒng)試車成功。10月8日，首次100秒長(zhǎng)程試車獲得成功。為了取得二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)高空性能參數(shù)，考核發(fā)動(dòng)機(jī)的高空點(diǎn)火和工作情況，需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的高空環(huán)境試驗(yàn)。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研究所設(shè)計(jì)了一個(gè)抽真空擴(kuò)散試驗(yàn)艙作為發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，利用發(fā)動(dòng)機(jī)噴焰噴射抽空作用，在試驗(yàn)艙內(nèi)形成高空低壓環(huán)境。1966年9月，高空模擬試驗(yàn)裝置研制成功，11月2日，首次進(jìn)行的二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)，獲得了高空性能參數(shù)，高空推力達(dá)到290千牛，完全滿足火箭二級(jí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的要求(后提高到320千牛)。以后，又多次進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)和地面試車，并經(jīng)導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)考驗(yàn)，證明二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠，選定的點(diǎn)火方案可行。

　　為了減少東風(fēng)四號(hào)的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)重量，第二級(jí)的儲(chǔ)箱采用了先進(jìn)的共底儲(chǔ)箱方案，同時(shí)還采用了錐形承力后底，使發(fā)動(dòng)機(jī)推力直接作用在箱底上。共底儲(chǔ)箱結(jié)構(gòu)一是要防止?jié)B漏;二是要防止共底受負(fù)壓。因?yàn)橐坏┌l(fā)生破裂和滲漏，兩種推進(jìn)劑碰到一起就要爆炸。因此要按外壓設(shè)計(jì)共底;生產(chǎn)中要有嚴(yán)格的檢漏措施。二級(jí)箱體共底叉形環(huán)和殼段的焊接處空間太窄，不能用氣動(dòng)漲圈撐圓來(lái)保證焊接前的裝配質(zhì)量。一院211廠反復(fù)試驗(yàn)后，用特殊的對(duì)接接頭形式解決了儲(chǔ)箱的拼底焊接問(wèn)題。

　　七機(jī)部一院還與協(xié)作單位共同努力，解決了彈頭高速再入防熱的問(wèn)題。東風(fēng)四號(hào)彈頭采用高硅氧/酚醛材料模壓端頭體、端頭帽和天線窗，大面積防熱層采用高硅氧/酚醛材料重疊纏繞、常壓固化工藝。核戰(zhàn)斗部(代號(hào)512)由核武器研究院負(fù)責(zé)研制，為300萬(wàn)噸當(dāng)量的熱核彈頭，在東風(fēng)三號(hào)彈頭基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。

　　東風(fēng)四號(hào)導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)，測(cè)速精度要求高，特別是對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)及航區(qū)的安全控制要求嚴(yán)，原有的以光學(xué)設(shè)備為主體的測(cè)量系統(tǒng)已不能滿足飛行試驗(yàn)的要求，必須建立以無(wú)線電設(shè)備為主體、光學(xué)設(shè)備相配合的新的測(cè)控體系。

　　1965年3月，根據(jù)東風(fēng)四號(hào)導(dǎo)彈和東風(fēng)五號(hào)洲際導(dǎo)彈的研制試驗(yàn)計(jì)劃，酒泉導(dǎo)彈試驗(yàn)基地向國(guó)防科委提出了研制無(wú)線電彈道測(cè)量和試驗(yàn)場(chǎng)安全系統(tǒng)的申請(qǐng)。6月，國(guó)防工辦、國(guó)防科委聯(lián)合給四機(jī)部下達(dá)了研制任務(wù)，代號(hào)為“154工程”。該工程由十院19所負(fù)責(zé)技術(shù)抓總，由該所魏鳴一任總設(shè)計(jì)師。154工程分兩期進(jìn)行。一期工程采用連續(xù)波短基線干涉儀測(cè)速、單脈沖雷達(dá)定位混合體制的中精度無(wú)線電外彈道測(cè)量系統(tǒng)，以滿足東風(fēng)四號(hào)導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)的需要。一期工程包括8個(gè)分系統(tǒng)：連續(xù)波測(cè)速分系統(tǒng)、單脈沖雷達(dá)定位分系統(tǒng)、引導(dǎo)分系統(tǒng)、時(shí)間統(tǒng)一分系統(tǒng)、安全控制分系統(tǒng)、彈上設(shè)備分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)和電波傳播特性研究。