С началом изготовления автомобилей в Брянске начались новые проблемы с явными недоработками опытных образцов из Москвы. Особенно много хлопот досталось с машиной 135ЛМ, собранной в столице в обстановке крайней спешки и полного смятения. Доказательством этого малоизвестного факта являются воспоминания бывшего сотрудника 21 НИИИ инженер-капитана В. И. Бурлакова, ныне полковника: «Шасси ЗИЛ-135ЛМ было сырой разработкой, но поскольку время не терпело, его сразу же передали на БАЗ. Уже в ходе серийного производства пришлось устранять конструктивные и технологические недостатки. Доработки оказались настолько существенными, что БАЗ поставил вопрос о переименовании шасси ЗИЛ-135ЛМ в БАЗ-135ЛМ, что не было принято...» Кроме того, в Брянске провели дополнительные работы по подбору масел, специальных жидкостей и шин для эксплуатации в различных климатических условиях, а также по повышению ремонтопригодности агрегатов, облегчению или усилению ряда узлов. Недаром в современных неформальных источниках об этой машине высказываются более резко и определенно: «ЗИЛ-135ЛМ: ее придумал враг народа – два двигателя, две коробки... Мрак!»

Несмотря на трудности роста, брянские шасси 135-й серии оставили свой важный след в истории советской военной научно-технической мысли. Они стали первыми отечественным серийными четырехосными армейскими машинами высокой проходимости среднего класса, однако многие военные функции, свойственные автомобилям такого класса, в реальности ложились на плечи обычных тяжелых грузовиков КрАЗ. Применение брянских машин в Советской Армии ограничилось установкой лишь трех ракетных комплексов, одной разведывательной системы и одной установки залпового огня с набором из нескольких вспомогательных колесных средств. Технический уровень этих автомобилей можно было бы отождествлять с высшими мировыми достижениями, но наличие уже устаревших к тому времени бензиновых моторов, архаичной двухмоторной схемы, классической коробки передач и других не столь уж передовых деталей, а также врожденное раскачивание не позволили им превзойти планку советских стандартов.

Два первых длиннобазных шасси ЗИЛ-135К грузоподъемностью 10,5 т собрали в Москве в мае 1960 года с перспективой размещения на них пусковой установки 2П30 комплекса 2К17 с транспортно-пусковым контейнером (ТПК), в котором находилась фронтовая крылатая ракета С-5 (ФКР-2 или 4К95) с дальностью полета до 500 км. Буквально по завершении первых пробных испытаний самоходных пусковых систем Постановлением Совмина от 7 сентября 1961 года было принято решение о передаче производства шасси 135К на БАЗ и сборке до конца года шести машин. После провала этого задания на ЗИЛе изготовили еще нескольких шасси для установок 2П30 и представили их на военном параде в Москве. По настоянию Н. С. Хрущева комплекс 2К17 официально поступил на вооружение 30 декабря 1961 года. В январе следующего года на БАЗ была передана техдокументация на машину 135К. Ее сборка из привезенных с ЗИЛа агрегатов началась в октябре 1962-го, и до конца года изготовили 55 шасси.

Пусковая установка 2П30 крылатых ракет на шасси ЗИЛ-135К брянской сборки. 1962 год

Брянское спецшасси ЗИЛ-135К практически ничем не отличалось от московских прототипов. На нем также стояли два 180-сильных мотора ЗИЛ-375, две автоматические коробки передач и угловатая кабина из стеклопластика с двумя светомаскировочными фарами. Для машины, предназначенной в основном для работы на ровных дорогах с небольшими пробегами, наличие подвески не считалось обязательной необходимостью. Автомобиль с пусковой установкой весил 21 т, имел допустимую скорость движения на шоссе 35 – 40 км/ч и на местности – 20 – 25 км/ч. Практически все выпущенные шасси поступали на московский завод «Дзержинец» под комплектацию ракетными комплексами 2К17. В августе 1964 года появилась опытная СПУ 9П123 новой ракетной системы 2К17М. Она являлась несущественной модернизацией варианта 2П30, приспособленного для пуска крылатых ракет С-5М (ФКР-2М или 9М78) с новой системой управления, позволявшей огибать препятствия во время полета. Ее испытания закончились неудачей. Все крылатые ракеты серии С-5 были сняты с вооружения, и вместе с ними прекратилась сборка автомобилей ЗИЛ-135К. До конца 1964 года Брянский автозавод собрал 80 шасси 135К. Их место заняли многоцелевые машины ЗИЛ-135ЛМ.

Внедрение в производство основного брянского четырехосного шасси ЗИЛ-135ЛМ имело короткую предысторию, отрицательно повлиявшую на весь процесс московско-брянского сотрудничества. Изначально Грачев и Министерство обороны планировали собирать в Брянске более прогрессивный автомобиль ЗИЛ-135Л с гидромеханической трансмиссией. После сравнительных испытаний его важные преимущества в начале марта 1962 года были утверждены представителями всех заинтересованных сторон, после чего 21 марта появилось решение Мосгорсовнархоза о передаче изготовления этой машины на БАЗ, утвержденное 27 апреля 1963 года соответствующим Постановлением Совмина. Первые проблемы с постановкой на производство модели 135Л начались осенью 1962 года в процессе проектной подготовки ее сборки на БАЗе. В ходе подготовительных работ выяснилось, что на БАЗе отсутствуют специальное особо точное технологическое оборудование и квалифицированные кадры для самостоятельного изготовления столь сложных агрегатов, как автоматическая трансмиссия. За этой неожиданной неприятностью местного значения, о которой почему-то никто раньше не подумал, тут же потянулась цепочка новых еще более трудных и затратных проблем: приобретение эффективного и дорогого оснащения, обучение новых кадров и повышение общей культуры производства, переналадка всей системы технического обслуживания в войсках, переобучение водителей и т. д. Разрешить все эти задачи силами двух заводов-изготовителей было невозможно, тем более что военные торопили с внедрением новой ракетной системы «Луна-М». В ноябре 1962 года Грачев приступил к переделке шасси 135Л и переоснащению его традиционной механической коробкой передач, что, естественно, являлось обидным возвратом к более простой и привычной, но менее совершенной и передовой конструкции. Первый прототип автомобиля ЗИЛ-135ЛМ был собран в Москве в марте 1963 года, поспешно испытан и 12 октября рекомендован к серийному производству.

Летом 1963 года на основании полученной из Москвы технической документации в Брянске началась подготовка к сборке модели 135ЛМ и всех ее агрегатов: узлов трансмиссии, шарниров равных угловых скоростей, рулевого механизма, подвески, рамы, а также освоение технологии изготовления стеклопластиковых кабин. К 10 мая 1964 года Брянский завод получил с ЗИЛа 75% технической документации, что позволило в декабре приступить к промышленной сборке машины. В том же году она была принята на вооружение. До конца 1964 года в Брянске собрали 10 первых автомобилей, которые еще долго проходили процесс многочисленных доработок, доделок и приспособления московских прототипов к реалиям воинской службы. Серийное изготовление ЗИЛ-135ЛМ развернулось только в 1966-м. В отличие от многочисленных предшественников марки ЗИЛ этому автомобилю и его прямым наследникам была суждена долгая 30-летняя жизнь в качестве базового советского шасси-ракетоносца.