Тихомиров умер в 1930 году. Начальником лаборатории стал артиллерийский инженер Б. С. Петропавловский, первым рассчитавший, изготовивший и испытавший снаряды чисто реактивного действия на бездымном пироксилиново-тротиловом порохе. Был освоен технологический процесс и налажено опытное производство пороховых шашек, изучены их баллистические свойства, определены законы их горения в камерах с соплом и проведены летные испытания первого этапа. В 1931-32 годах начальником лаборатории был Н. Я. Ильин, потом на этом посту его сменил авиационный инженер-механик И. Т. Клейменов.
В 1930 году началась разработка 82-мм и 132-мм ракетных снарядов. Калибр определялся диаметром плотно уложенного пакета семи 24-мм (72мм) или 40-мм (122 мм) пороховых шашек и толщины двух стенок снаряда по 5 мм. И сразу же перед конструкторами встала основная для всех реактивных снарядов проблема – обеспечение приемлемой кучности стрельбы, которая зависит от устойчивости полета. Проверялись самые различные конструктивные решения. Пытались придавать реактивному снаряду вращение в полете. Для этого часть пороховых газов выпускалась через наклонные боковые отверстия в корпусе. Но более или менее удовлетворительные результаты достигались при расходе трети порохового заряда только на вращение, что приводило к потере дальности стрельбы. В последствии к этому способу стабилизации вернулись в так называемых турбореактивных снарядах, но при этом отверстия были направлены не только вбок, но и назад, что создавало дополнительную к основному соплу реактивную тягу. Г. Э. Лангемак предложил выстреливать реактивный снаряд из обычного орудия. Для этого на корпусе снаряда были сделаны спиральные нарезы. При испытании снаряд не вылетел из ствола, а заклинился у самого дульного среза и стал разворачивать пушку в сторону наблюдавших стрельбу. К счастью, обошлось без жертв. Были попытки стабилизировать полет с помощью предварительной раскрутки электромотором, но и они закончились неудачей.
Неудачи были заложены в самой идее – стабилизировать полет с помощью оперения, не выходящего за габариты снаряда. В этом сказывалась определенная инертность, так как изобретатели, по аналогии со ствольной артиллерией, представляли пусковую установку только в форме трубы. Были испробованы 4, 8, 16 и 24 лопасти из дюралюминия и стали. Предлагались стабилизаторы самой различной формы – Т-образные, кольцевые, отнесенные далеко за сопло, стабилизаторы из тонких стальных лопастей, предварительно свернутые в рулон и раскрывающихся в полете. Но все было напрасно, снаряды «рыскали» по всему полигону.
Решение проблемы нашел В. А Артемьев, которого кучность совершенно не заботила, так как его группа в то время работала над осветительными, агитационными и сигнальными снарядами. В начале 1933 года Артемьев с простейшей пусковой установки стреляет осветительными снарядами со стабилизаторами, значительно выходящими за калибр снаряда, и они летят устойчиво, без «рысканья».
К 1931 году были созданы опытные образцы осколочного реактивного снаряда РС-82 и осколочно- фугасного РС-132 с дальностью стрельбы 5-6 км. Оба снаряда первоначально предназначались для вооружения самолетов. В 1932 году начались летно-полигонные стрельбы РС-82 с самолета И-4. Летом того же года в присутствии М. Н. Тухачевского были проведены первые официальные стрельбы, а с 1932 года велись работы по вооружению самолетов Р-5 и ТБ-1 снарядами РС-82 и РС-132. К 1933 году в ГДЛ были рассчитаны и отстреляны десятки реактивных снарядов разнообразных типов и конструкций, запускаемых как с наземных, так и с самолетных установок. С 1933 года в ГДЛ решили все усилия сосредоточить на 82-мм и 132-мм реактивных снарядах с оперением, выходящим за габарит.
В 1934 году разрозненные организации были объединены в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Начальником института был назначен военный инженер И. Т. Клейменов, а заместителем по научной части – Г. Э. Лангемак. Главным объектом работ РНИИ стала наземная установка для стрельбы реактивными снарядами. В институте продолжались работы по повышению кучности и дальности наземной стрельбы. Было установлено, что на кучности стрельбы заметно отражается смещение центра тяжести снарядов с его геометрической оси, поэтому была введена отбраковка снарядов по этому признаку. В общей сложности было исследовано влияние на точность стрельбы 25 факторов.
В то время конструкторская мысль не могла оторваться от одиночных пусковых станков. Концепция пускового устройства была выражена в условиях конкурса, объявленного 5 июля 1938 года. В нем приняли участие 18 ведущих инженеров института. В течение двух недель надо было разработать «объект 138». Условиями конкурса предусматривалось использовать автомобиль как транспортное средство, перевозящее комплект пусковых станков массой не более 120 кг каждый. На стартовой позиции станки должны были сниматься с автомобиля, устанавливаться на земле с минимальным интервалом в 10 м. К указанному в условиях конкурса сроку заявок не поступило. И только 27 августа 1938 года неожиданно для многих старший инженер группы № 1 И.И. Гвай представил проект «механизированной многозарядной, размещенной на автомобиле ЗИС-5 установки для стрельбы реактивными снарядами». Станки на машине сводились в единый залповый аппарат – в общий конструктивный блок с 24 направляющими. Гвай предлагал разместить поперек продольной оси машины 2-метровые направляющие типа «флейта», которые применялись в авиации на бомбардировщиках СБ. В качестве снарядов использовались без изменения авиационные снаряды РС-132. Техническое выполнение проекта по самоходной пусковой установке было поручено коллективу конструкторов во главе с И. И. Гваем, в который входили А. П. Павленко, А С. Попов и другие.
В октябре 1938 года был разработан проект первой 24-зарядной самоходной пусковой установки для стрельбы 132-мм реактивными снарядами. Ее смонтировали на институтском ЗИС-5 в мастерских РНИИ к началу декабря 1938 года и подготовили к испытаниям. 24 направляющих желобкового типа были установлены на специальной раме в поперечном направлении по отношению к продольной оси машины.
Параллельно с созданием пусковой установки коллектив под руководством инженера Л. Э. Шварца разрабатывал специальные 132-мм реактивные снаряды. К декабрю 1938 года была разработана опытная партия зажигательных снарядов, баллистические характеристики которых мало отличались от характеристик авиационных РС-132.
Машина прошла пробные испытания на Софринском артполигоне с декабря 1938 года по февраль 1939 года. Они подтвердили правильность выбранного пути, но и выявили крупные конструктивные и эксплуатационные недостатки опытного образца. Пуск снарядов можно было производить только перпендикулярно продольной оси автомобиля, причем струи раскаленных газов повреждали элементы конструкции и автомашину. Не обеспечивалась также безопасность при управлении огнем из кабины. Пусковая установка сильно раскачивалась, что ухудшало кучность стрельбы. Заряжание установки с передней части направляющих производить было неудобно и требовало много времени. Автомашина ЗИС -5 имела ограниченную проходимость. Несмотря на существенные недостатки, комиссия в своем заключении указала, что «…представленные на войсковые испытания ракетные снаряды при устранении указанных недостатков являются надежным средством артиллерийского вооружения и ценным вкладом в развитие ракетно-артиллерийского дела».
Учтя замечания комиссии, коллектив РНИИ начал работы по совершенствованию снарядов и установки. Доработкой конструкции снарядов занимались работники института А. С. Пономаренко, Д. А. Шитов, В. А Артемьев, Л. Э. Шварц, Е. С. Петров и технологи одного из заводов. В РС-132 дисковая диафрагма была заменена колосниковой, при этом значительно уменьшился выброс несгоревших частиц, что повысило безопасность стрельбы, и снизило рассеивание снарядов по дальности. Так как большинство отказов и затяжное воспламенение ракетного заряда происходило из-за отсыревания или разрушения миткалевого воспламенителя, его заменили влагоустойчивым в жестком футляре. Вместо одного центрального пиропатрона было введено дублированное зажигание при помощи двух пиросвечей. Они размещались на переднем ведущем пояске снаряда по обе стороны от направляющего штифта. Это позволило значительно сократить время заряжания боевой машины, так как при выдвижении снаряда на направляющие электроконтакты пиросвечей автоматически приходили в соприкосновение с токоподводящими контактами направляющей планки. Литые дюралевые стабилизаторы заменили стальными штампованными, сваренными из двух половинок. Вес их немного увеличился, зато жесткость за счет продольных гофров возросла в несколько раз.
