В процессе отработки и принятия на вооружение ракеты Р-13 в 1959–1960 it. пуски ракет с подводных лодок Б-121, К-107 и К-88 производились с головными частями в телеметрическом исполнении и в комплектации с обычным ВВ. Штатная комплектация ракеты Р-13 предусматривала оснащение ее специальной головной частью (СГЧ).
В мае-августе 1960 г. проводились испытания боеголовки ракеты на безопасность погружения подводной лодки с разгерметизированной ракетной шахтой, что считалось реальной ситуацией. Ввиду опасности эксперимента с боевой частью он проводился не на подводной лодке, а с помощью вспомогательных плавсредств. Для погружения боеголовки использовался плотик с дистанционно управляемой вьюшкой. Боеголовка опускалась на предельную глубину погружения подводной лодки — 300 м, затем поднималась и обследовалась.
Ракета поступила на вооружение в 1960 г. по результатам пусков с телеметрической головной частью, однако необходимо было испытать ее с ЯБП. Эти испытания были запланированы на осень 1961 г. Для этой цели командование Северного флота выделило подводную лодку К-102 (командир — капитан 2 ранга Г.И. Каймак, командир БЧ-2 — старший лейтенант В.Н. Архипов).
Программа испытаний предусматривала раздельные пуски двух ракет. Первый — «пристрелочный», следующий- с ЯБП.
В сопровождении эсминца, на котором находился председатель Государственной комиссии по испытаниям адмирал-инженер Н.В. Исаченков, К-102 вышла в центральный район Баренцева моря. Старшим на борту лодки был командир 140-й ОБПА капитан 1 ранга С.С. Хомчик, от штаба флота присутствовал капитан 2 ранга Г.П. Лазуренко.
В середине октября, несмотря на штормовую облачную погоду, осуществили пуск первой ракеты. Через некоторое время получили РДО: ГЧ пришла на боевое поле с существенным отклонением по дальности и по направлению от заданной точки прицеливания. При такой же погоде произвели пуск второй ракеты, теперь с Я БП. Регистрирующая аппаратура полигона зафиксировала мощный взрыв в точке боевого поля с координатами, незначительно отличавшимися от места предыдущего взрыва, что еще раз подтвердило надежность Р-13 и стабильность ее траектории.
Как свидетельствовал непосредственный участник испытаний корабельного ядерного оружия вице-адмирал в отставке Е.И. Шитиков, «…Р-13 явилась важным этапом в развитии морского ракетного оружия как первая высокоэффективная БР для наших подлодок. После снятия с вооружения комплекса Д-2 одну из списанных ракет Р-13 установили на постамент на причале в Североморске как памятник создателям и испытателям корабельною ракетною оружия стратегического назначения».
После окончания основных летных испытаний начались эксплуатационные испытания ракетного комплекса, закончившиеся стрельбой ракеты с боеголовкой с обычным ВВ. Весной 1963 г. повторили аналогичные испытания, но теперь подводная лодка находилась в тропических широтах.
Можно сказать, что 1950-е it. в нашей стране проходили под девизом «Сталин и Мао — дружба навек!» Советский Союз был завален светлыми хлопчатобумажными плащами, такими же брюками, яркими полотенцами, термосами и массой другой продукции легкой промышленности КНР. Китайские студенты, курсанты, слушатели, аспиранты и адъюнкты учились буквально во всех высших учебных заведениях Советского Союза.
Дружба оказалась столь прочной, что в феврале 1959 г-., еще до сдачи головного корабля проекта 629, в ЦКБ-16 пришло указание: «Срочно подготовить комплект документации (включая ведомости заказа материалов, оборудования и вооружения) для обеспечения строительства подводных лодок проекта 629 в КНР».
Дело в том, что приказом председателя Госкомитета по судостроению от 31 января 1959 г., изданным на основании постановления Совета Министров СССР от 9 января 1959 г., ЦКБ-16 назначалось головной организацией по разработке техдокументации в экспортном исполнении. Со ссылкой на постановление правительства специалисты бюро выдали всем контрагентам задания на корректировку и изготовление в срочном порядке специальных подлинников (калек) документации по всем комплектующим изделиям. При этом, поскольку межгосударственным соглашением предусматривалось строительство в КНР подводных лодок по проекту 629 с ракетами Р-11ФМ, в передаваемой документации не должно было содержаться никаких упоминаний о Р-13.
Через восемь месяцев, в сентябре, комплект документации отравили из Москвы в КНР. Чуть больше месяца спустя пришло новое указание: «Командировать ведущих специалистов для оказания китайским товарищам технической помощи в организации подготовки к постройке и освоении документации».