Рассмотрение вариантов ракетного топлива свелось к выбору прежней «рецептуры». Выглядевшие наиболее многообещающими по энергоемкости фтороводороды были неприемлемы из-за массы проблем (во фторе горели бы любые материалы, даже вода). Водородные топлива, как и любые другие использованием кислорода в качестве окислителя, из-за малой плотности требовали очень больших баков и, главное, - сверхнизких температур при хранении, заправке и подаче, полностью оправдывая наименование «криогенные» (т.е. ледяные).
Отработанным и освоенным тогда являлось использование окислителя на основе азотной кислоты и энергоемкого горючего, выпуск которых был налажен в стране, и они тысячами тонн шли на многие отечественные ракеты. Использование на ракете нескольких тонн едких и токсичных материалов существенно усложняло задачу, требуя специальных материалов и мер коррозионной защиты, а также трудоемких и небезопасных методик обслуживания, но они оказались тогда наиболее доступным решением. Попутно пришлось решать и проблему защиты топлива от перегрева - окислитель закипал уже при +50°С, не терпело высоких температур и горючее.
Проект Д-2 отличался завершенностью и рациональностью компоновки, развивая отработанную в предыдущих изделиях схему. Ракета имела четкое деление по функциональным отсекам фюзеляжа: носовой отсек занимала аппаратура ГСН, за ним располагалась БЧ с блоком системы подрыва, баки-отсеки с компонентами ракетного топлива, энергетический отсек с аккумуляторной батареей, автопилотом и агрегатами воздушной и гидравлической систем. В хвостовом отсеке находился ЖРД с турбонасосным агрегатом подачи и рулевые приводы.
Конструктивно ракета представляла собой цельнометаллический моноплан с фюзеляжем большого удлинения (для сравнения - этот параметр у Х-22 равнялся 12,6 против 8,5 у КСР-2 и 6,5 у «Комет»), треугольным крылом высокой стреловидности и крестообразным оперением, плоскости которого служили рулями, управлявшими ракетой по курсу, крену и тангажу.
Основной вариант Х-22 разрабатывался с системой управления на основе активного радиолокационного самонаведения, обеспечивающей поражение широкого круга целей. Опыт создания таких систем позволял рассчитывать на успех, однако и уровень проблем оказался неожиданно велик. Помимо задачи обеспечения надежной и эффективной работы системы наведения с дальностью 350-400 км, требовавшей мощной бортовой энергетики, кропотливой доводки потребовала конструкция и системы скоростной ракеты, работать которым предстояло в крайне жестких условиях.
Вместе с тем, использование радиоуправления (под ним тогда понималось и радиолокационное наведение), позволявшего атаковать только радиоконтрастные цели, ограничивало возможности комплекса, притом что многие потенциальные цели не являлись достаточно «приметными», а по большей части, напротив, замаскированными и укрытыми (наподобие упрятанных под землей и лишенных четких контрастных признаков убежищ, складов, пунктов управления и группировок войск). При этом они обладали привязкой к местности, что и было положено в основу разработки варианта ракеты с полностью автономной инерциальной системой наведения, предназначенной для поражения объектов с установленными координатами, по которым и рассчитывалась программа полета к цели. Заданием предусматривалась для нее дальность полета до 500-600 км по площадным стационарным объектам и 400-500 км - по корабельным целям.
Постановлением СМ СССР от 24 августа 1962 года задание было выдано также на противорадиолокацион-ный вариант Х-22, предназначенный для поражения объектов ПВО и обеспечения атаки ударных самолетов. Основу ПВО составляли РЛС обнаружения и наведения зенитных ракет и перехватчиков, для прикрытия американского континента разворачивалась автоматизированная система NORAD, мощным комплексом радиотехнических средств обладали также корабельные группировки противника, без уничтожения которых основная задача вряд ли являлась выполнимой. Научно-исследовательские работы по созданию про-тиворадиолокационного вооружения с конца 50-х годов велись в подмосковном НИИ-2 (позже ГОСНИИАС).
Одновременно вести работы по всем направлениям из-за многообразия проблем не представлялось возможным, и приоритетным являлось создание Х-22 с радиолокационным наведением, с доводкой которой открывались возможности для отработки других вариантов. В систему управления ракеты входила самолетная РЛС типа «ПН» (аббревиатура от «прибор наведения»), осуществлявшая поиск цели и целеуказание ГСН ракеты «ПГ» (литера расшифровывалась как «головка»), представлявшей собой аналог самолетной станции с приемно-излуча-ющей антенной и координатором цели. После захвата цели аппаратура ГСН осуществляла автоматическое сопровождение цели и, после пуска, управляла наведением ракеты.