Ракета П-5 имела нормальную самолетную аэродинамическую схему – оживальную схему носовой и хвостовой части корпуса, нижнее расположение подфюзеляжного воздухозаборника маршевого двигателя, верхнее расположение стреловидного крыла, цельноповоротное горизонтальное оперение, смещенное к низу хвостовой части корпуса, нижнерасположенное вертикальное оперение (киль) с рулем направления. Крыло конструктивно выполнялось складывающимся при размещении в контейнере Пу и автоматически раскрывающимся после старта. Раскрытие крыла производилось мощным гидравлическим автоматом АРК-5.
Перед стрельбой пусковой контейнер принимал угол возвышения 15°. В момент выстрела включались два мощных твердотопливных ускорителя общей тягой 36,6 т. Сразу же после выхода ракеты из контейнера раскрывались крылья. Через 2 секунды отработавшие ускорители автоматически сбрасывались, и ракета продолжала полет с помощью маршевого турбореактивного двигателя КРД-26 со скоростью, немного превышающей скорость звука.
Турбореактивный двигатель КРД-26 тягой 2250 кг был разработан в НИИ-26 под руководством Сорокина.
Интересно, что дальность стрельбы и средняя скорость полета П-5, как, впрочем, и других ракет, сильно зависела от температуры окружающего воздуха. Так, при предельных температурах, допускаемых таблицами стрельбы +40 °С и -24 °С, дальность составляла 650 и 431 км, а средняя скорость 338 и 384 м/с соответственно. При нормальных же условиях(+20°С) дальность была 574 км, а средняя скорость- 345 м/с.
Таким образом, сверхзвуковая ракета, летящая на малой высоте, имела реальную возможность преодолеть ПВО США конца 50-х – начала 60-х годов, особенно с учетом длины морского побережья США.
Система управления ракеты включала в себя автопилот АП- 70А с прецезионным автоматом курса и гировертикалью, счетчик времени полета, а также барометрический высотомер, который ограничивал минимальную высоту полета ракеты приблизительно 400-ми метрами. Правда, уже в 1959 г. начались опыты с ракетой П-5СН, оборудованной радиовысотомером РВ-5М. Но в серию пошли П-5 с барометрическим высотомером.
Таким образом, после старта ракета не имела связи с ПЛ, как сейчас говорят: «выстрелил-забыл».
При стрельбе на полную дальность расчетное вероятное отклонение по дальности и боковое составляли +3000 м.
Вес боевой части составляла 800-1000 кг. Боевая часть фугасная или специальная РДС-4 (та же, что и на баллистической ракете Р-11ФМ). Первоначально тротиловый эквивалент спецзаряда был 200, а затем 650 килотонн (см. С. Хрущев «Никита Хрущев: кризисы и ракеты», М.1994, т.1, стр. 441).
Первый пуск макета П-5 без маршевого двигателя и раскрытия крыла состоялся 12 марта 1957 г. в Фаустове на полигоне НИИ-2.
Первый этап летных испытаний П-5 проводился в Балаклаве на плавучем стенде 4А с августа 1957 года по март 1958 года. Ракеты запускались из контейнера СМ-49.
Первый пуск 28.08.1957 г. был неудачен, второй тоже, третий и четвертый пуски оказались успешными.
Проектирование опытной ПЛ для испытаний П-5 было начато по Постановлению СМ № 1457- 809 от 8.08.1955г.
Установка ракетного оружия проводилась за счет снятия с лодки запасных торпед, торпедопогрузочного устройства и артиллерийского вооружения.
Механизированный контейнер устанавливался на палубе надстройки в диаметральной плоскости, в корму от ограждения рубки. В положении «по-походному» контейнер располагался горизонтально, а в боевом положении – поднимался на угол 15°. Стрельба в нос осуществлялась поверх ограждения рубки. В надстройке в районе действия газовых струй от стартовых двигателей крылатой ракеты устанавливался отбойник.
Контейнер диаметром в свету 1,65 и длиной около 12 метров имел с обоих торцов открывающиеся крышки с резиновыми уплотнениями и затворами, обеспечивающими герметичность контейнера до предельной глубины погружения. Подъем контейнера и его стопорение, открытие и закрытие крышек, крепление ракеты «по-походному» производились при помощи корабельной системы гидравлики. Подготовка к старту, то есть управление всеми механизмами контейнера, связанными с приведением его из походного положения в стартовое и обратно, осуществлялось дистанционно с пульта управления, расположенного в первом отсеке подводной лодки.
Стрельба крылатыми ракетами предусматривалась только в надводном положении при состоянии моря до 4-5 баллов и при скорости хода подводной лодки до 8-10 узлов. Крылатая ракета хранилась в контейнере полностью заправленной, с пристыкованной боевой частью и навешенным стартовым агрегатом, состоящим из 2-х твердотопливных двигателей. Доступ к крылатой ракете после погрузки ее на ПЛ не требовался.
В мае-июне 1962 года лодка С146 была испытана на взрывостойкость. Испытания показали, что амортизация контейнера недостаточна, и ее было рекомендовано усилить. После испытаний Глав ком ВМФ приказал восстановить С-146 по проекту 613.
Первые два пуска ракет П-5 о ГШ С-146 были проведены в Белом море вблизи Северодвинска 22 и 29 ноября 1957 года.
Всего с 28 августа 1957г. до января 1959г. был проведен 21 пуск П-5.