Các kết quả nghiên cứu chế tạo thành công là cơ sở để tách riêng bộ phận thiết kế của Nhà máy 154 thành Viện thiết kế độc lập OCB-154. Viện thiết kế mới có nhiệm vụ phát triển động cơ tên lửa.

Viện thiết kế cả động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng dùng cho tên lửa phóng tàu vũ trụ và tên lửa. Công việc bắt đầu kể từ sau cuộc gặp giữa S. Kosberg và S. Korolev vào ngày 10 tháng 2 năm 1958. Kết quả là cả hai cùng phát triển động cơ RD0105 nhiên liệu lỏng (Oxy lỏng-kerosene) cho tầng tên lửa đẩy "Luna" (Thiết kế trưởng: V. Koshelnikov). Đây là loại động cơ đầu tiên trên thế giới có khả năng giúp cho tên lửa đẩy đạt tới vận tốc thoát cấp 2. Sau này, một miệng hố va chạm phía mặt khuất của Mặt trăng đã được đặt tên là S. Kosberg.

KBKhA phát triển động cơ nhiên liệu lỏng RD0109 cho tầng đẩy thứ ba của tên lửa đẩy "Vostok" (Thiết kế trưởng – V. Koshelnikov) dựa trên động cơ RD0105. Động cơ mới đáng tin cậy hơn và có thông số kỹ thuật cao hơn do công nghệ chế tạo buồng đốt nhẹ và hiệu quả hơn. RD 0109 là động cơ được sử dụng trên tên lửa đẩy Vostok đưa Y. Gagarin vào không gian, cùng với tất cả các tàu vũ trụ có người lái, cùng với các tàu vũ trụ phục vụ mục đích quân sự và khoa học sau này.

Sự phát triển của ngành công nghiệp vũ trụ vào cuối những năm 50 và đầu những năm 60 đòi hỏi phải tạo ra tên lửa đẩy mạnh hơn cho để có khả năng mang các tải trọng khối lượng tới 7.000 kg lên quỹ đạo. Để thực hiện điều này, phòng thiết kế-trên cơ sở động cơ RD0106 vốn trang bị trên tầng 2 của tên lửa quân sự P-9A-đã phát triển các động cơ RD0107, RD0108 và RD0110 (thiết kế trưởng Y. Gershkovits) để trang bị cho tầng đẩy thứ ba của các tên lửa đẩy của S. Korolev: "Molnia", "Voshod", "Soyuz". Các tên lửa đẩy này phục vụ phóng các tàu vũ trụ liên hành tinh lên Sao Hỏa và Sao Kim, phóng các tàu vũ trụ mang theo phi hành đoàn 2 và 3 người. Những phi hành đoàn này sẽ là những người đầu tiên đi vào vùng không gian mở, là những người đầu tiên thực hiện việc ghép nối tàu vũ trụ vào các trạm vũ trụ, và tham gia các dự án vũ trụ chung cùng với tàu "Apollo" của Mỹ. Tên lửa đẩy "Soyuz" được sử dụng trong việc đưa các tải trọng lên Trạm vũ trụ. Các tên lửa đẩy sử dụng động cơ RD0110 đã thực hiện 1500 lần phóng thành công. Vào đầu năm 1965, công trình sư S. Kosberg đã qua đời trong một vụ tai nạn ô tô. A. Konopatov (ru) được chỉ định làm người đứng đầu Viện thiết kế thay ông.[10]

Những dự án mới-động cơ mới

Một cột mốc quan trọng khác trong sự phát triển của ngành công nghiệp vũ trụ Nga là sự ra đời của tên lửa đẩy UR500 (sau này được đổi tên Proton) mạnh mẽ thiết kế bởi V. Chelomey. Tầng đẩy thứ hai của tên lửa đẩy này sử dụng động cơ nhiên liệu lỏng RD0208 và RD0209 (thiết kế trưởng V. Kozelkov) của KBKhA; có khả năng mang lên quỹ đạo các tải trọng lên tới 20 tấn-vệ tinh tự hành hạng nặng "Proton". Nguyên mẫu động cơ RD0206 được sử dụng trên tên lửa ICBM UR-200.

Tầng thứ 2 của tên lửa đẩy "Proton" được trang bị động cơ RD0210 và RD0211 (thiết kế trưởng V. Kozelkov), là phiên bản hiện đại hóa của các động cơ RD0208 và RD0209. Tầng đẩy thứ ba của tên lửa trang bị động cơ RD0212 (thiết kế trưởng Y. Gershkovits). Những tên lửa đẩy này có nhiệm vụ đưa các module lên Mặt trăng, phục vụ các chuyến bay liên hành tinh, thăm dò bề mặt mặt trăng, hạ cánh xuống sao Hỏa và sao Kim. Các động cơ của KBKhA cũng là động lực cho các chương trình trạm không gian dài hạn "Salut", "Mir", cũng như các module "Zarya" và "Zvezda" cho trạm vũ trụ quốc tế. Hiện tại, tên lửa đẩy "Proton" đã thực hiện hơn 300 lần phóng thành công.

KBKhA đã chế tạo động cơ tăng áp RD0225 (thiết kế trưởng V. Borodin) cho trạm vũ trụ "Almaz", động cơ có khả năng tái khởi động (lên tới 100 lần) với chế độ chờ trên quỹ đạo (lên tới 2 năm).

Các tính năng kỹ thuật hoàn hảo của các động cơ RD0110, RD0210, RD0211, RD0212 khiến cho chúng vẫn còn được tin dùng cho đến tận ngày nay, làm động cơ cho nhiều chuyến phóng tàu vũ trụ khác nhau, cả tự hành và có người lái trong hơn 40 năm. Tính tiết kiệm và hiệu quả của chúng sẽ giúp chúng đảm bảo được vị trí đi đầu trong ngành hàng không vũ trụ của Nga và cả ở nước ngoài.[10]

Chế tạo động cơ hạt nhân

Một trong những hướng phát triển ưu tiên của KBKhA là thực hiện các bản hợp đồng quốc phòng – chế tạo động cơ nhiên liệu lỏng với đặc tính năng lượng cao, đáng tin cậy, giá thành sản xuất thấp. Năm 1957, sử dụng các kinh nghiệm trong quá trình phát triển các động cơ RD0100, RD0101, RD0102 cho máy bay tiêm kích, Viện thiết kế bắt đầu chế tạo động cơ cho các tên lửa phòng không (SAM). Động cơ đầu tiên là RD0200 (thiết kế trưởng A. Golubev) đã được phát triển để trang bị cho tầng tên lửa thứ hai của tên lửa 5В11 SAM (Lavochkin). Động cơ đã vượt qua được tất cả các thử nghiệm và đã được đưa vào sản xuất ở quy mô lớn. Động cơ RD0201 (thiết kế trưởng L. Pozdnyakov) được thiết kế cho tầng ba của tên lửa P. Grushin B1100 SAM. Động cơ này khác với động cơ RD0200 ở chỗ buồng đốt có khả năng xoay được để tăng tính thao diễn của tên lửa.

Vào cuối thập kỷ 50, câu hỏi về việc chế tạo một tên lửa R-9 mạnh hơn đã nảy sinh, nhằm thay thế tên lửa 8K72. Năm 1959-1962, Phòng thiết kế đã phát triển động cơ oxy-dầu hỏa RD0106 cho tầng đẩy 2 của tên lửa đẩy (khối B) (thiết kế chính-Y. Gershkovitz).

Năm 1965 KBKhA đã tham gia vào dự án phát triển động cơ tên lửa hạt nhân RD0410 (thiết kế chính G. Chursin) và RD0411 (thiết kế chính L. Nikitin, M. Biryukov, A. Belogurov, Y. Mamontov). Các động cơ có nhiệm vụ tăng và giảm tốc độ của tàu vũ trụ và hiệu chỉnh quỹ đạo cho các cuộc thám hiểm không gian sâu. Do đặc tính nhiệt động lực học cao của chất lỏng vận hành và nhiệt độ gia nhiệt cao trong lò phản ứng hạt nhân, (lên đế 3.000 K), động cơ có hiệu suất cao (Isp chân không= 910 s). Để tiết kiệm thời gian và chi phí, lò phản ứng hạt nhân và động cơ "lạnh" (hệ thống cấp liệu, các bộ phận điều chỉnh và điều khiển) đã được phát triển song song. Động cơ hạt nhân RD-0410 được sử dụng để phát triển động cơ RD-0120 và là cơ sở để phát triển động cơ hạt nhân vũ trụ đa chế độ.

Gas-Dynamic Laser đầu tiên

Vào đầu những năm 70, KBKhA bắt đầu phát triển các nguồn laser-CO2 năng lượng cao liên tục (GDL), hoạt động dựa trên sự biến đổi nhiệt năng của môi trường khí hoạt động thành bức xạ điện từ, thu được khi giãn nở không cân bằng trong lưới vòi phun siêu âm. Các mẫu GDL được chế tạo với năng lượng bức xạ từ 10 đến 600 kW và động cơ GDL RD0600 sử dụng nhiên liệu khí (trưởng nhóm thiết kế — V.P. Koshelnikov, G.I. Zavision, V.Y. Guterman).[10]