2.关键技术攻关
东风四号是中国第一种两级液体导弹。从技术上讲，它最大的难关是突破多级火箭技术。衡量火箭的一个重要技术参数是质量比，即火箭起飞质量与火箭空重之比。质量比越大，意味着推进剂的携带量越大，火箭的飞行时间也就越长，它所能达到的最大速度也就越大。但是，从技术的可实现上看，提高火箭的质量比是有限度的。当火箭质量比达到一定程度，如8-10左右，火箭结构强度和可靠性就会大大下降。另一方面，在火箭不断飞行过程中，推进剂不断消耗，而结构质量不变，火箭的加速能力持续下降。综合起来，单级火箭在工程技术的可实现上，达不到发射卫星所需要的最小速度，即第一宇宙速度。同样的原因，由于单级火箭所能达到的最大速度不高，也就很难达到远程导弹所要求的飞行距离(射程)。因此，远程导弹和运载火箭都必须采用多级火箭。
多级火箭的级间分离难度很大。一方面要保证在分离时，火箭能够保持姿态稳定;一方面第二级发动机要实现可靠点火。多级火箭的分离既不能过早，也不能过迟，更不允许该分离而不分离。这就要求它的分离要及时、准确、可靠、安全。通常多级火箭的分离有热分离和冷分离的两种办法。
热分离的基本程序是：在第一级工作的末尾，启动第二级发动机，然后关闭第一级发动机，并起爆炸断联结件。这种分离主要靠第二级火箭发动机的燃气流推开第一级，同时又使第二级在启动之前受到轴向推力作用而保证启动的可靠性，因而该方法简便、可靠。不过，在分离时第二级无疑要受到较大的扰动，并且要多消耗一些推进剂。
冷分离又称减速分离，它的分离指令程序一般是：在第一级工作的末尾，先使级间联结件爆破断开，然后启动第一级的制动火箭或其他制动装置，再启动第二级的火箭发动机。在这种情况下，级间分离机构的组件少、也较轻，工作过程不会受到很大的轴向、侧向、振动等作用力的影响，级问分离平稳。但是，这种分离方式，对于控制系统的精度要求较高。
东风四号是中国第一种两级火箭，为保证级间分离的可靠性，因而决定采用可靠性较高的热分离方案。通过分离运动学计算，级间气动力和气动热计算以及级间分离风洞试验和1:1地面分离试验等一系列研究和试验，选择合理的分离程序。同时在结构上采用斜拉金属杆式级间段，中间保留了很大的空隙，以便于第二级喷焰能顺利排出;在第一级推进剂储箱前底上，安装玻璃钢隔热层，以防在两级分离时二级发动机燃气流烧穿一级储箱前底。分离姿态控制技术同样是一个新课题。由于先点火、后分离，在分离过程中姿态控制系统不能立即接通，而使导弹处于暂时失控状态。在分离干扰作用下可能产生较大的姿态角偏差。为防止二级起控时舵角饱和，在可能出现较大分离干扰的波道中，控制系统放大倍数在开始几秒取低于额定值，这样级间分离段姿态能始终保持稳定，从而解决了分离的状态控制问题。
东风四号二级发动机YF-3与一级单管发动机YF-1相比有较大变化与改进：涡轮泵固定在推力室身部侧面;使用了承压能力高的蝶形膜片式的气动活门;用小机架把推力传递到储箱锥底;工艺上首次大量采用精密铸造零件，提高了质量和性能，同时还采用爆炸成型工艺，生产出集合器弯管等组件;采用了大面积比的玻璃钢喷管延伸段;推力室头部再生冷却隔板改用燃料冷却，使氧化剂全部流经推力室身部等。
由于YF-3是在接近真空条件下工作的，为了充分发挥高空发动机的效能，采用了大面积比的喷管，这样可使燃气充分膨胀，从而提高了发动机比推力，使推进剂的化学能最大限度地转化成发动机的动能。在方案论证阶段，曾选择辐射冷却化铣钛合金喷管与烧蚀玻璃钢喷管两种方案。一院211厂试生产的强力旋压成型的钛合金喷管延伸段先后通过了6次热试车考验。但由于钛合金板材加工难度大，报废率高，造价昂贵等原因，此方案最后被放弃，改用玻璃钢喷管方案，由建材部251厂试制。玻璃钢喷管取材易，成本低，并可使喷管外壁工作温度低，对导弹尾舱内的仪器和舵机的那个的热影响小。开始试制是采用低压固化玻璃布带工艺，在发动机热试车中，喷管延伸段多次断裂，导致试车失败。材料工艺研究所提出高压固体工艺，并采用改变树脂配方、改进生产工艺等措施后，解决了延伸段问题。
