Между тем работы по модернизации шасси 135Е начались сразу же после его неудачных пробных заездов летом 1960 года, когда начальник лаборатории испытаний СКБ В. Б. Лаврентьев предложил установить на крайних управляемых колесах индивидуальную рычажно-торсионную подвеску с телескопическими гидроамортизаторами двойного действия. Уже в августе в КБ подвесок Отдела главного конструктора ЗИЛ начались проработки такой системы, но после долгих совещаний, согласований и проектирования столь серьезной детали первая опытная машина ЗИЛ-135Л появилась лишь 4 апреля 1961 года.
По сравнению с моделью 135Е все конструктивные изменения шасси ЗИЛ-135Л были связаны с новой подвеской, потребовавшей доработать систему рулевого управления. Кроме того, для установки ее элементов была сужена рама шасси (на 186 мм), в ее передней части установили защитный алюминиевый лист, второй мост получил защитные полукрылья (вместо двух крыльев на обоих средних мостах), а бампер сделали съемным. При этом вся силовая схема сохранилась практически безо всяких изменений, включая два двигателя ЗИЛ-375Я, автоматические коробки передач от модели 135Е и бортовую трансмиссию. Только в раздаточных коробках было уменьшено передаточное отношение, позволившее увеличить максимальную скорость до 65 км/ч. Без изменений остались также жесткая установка средних колес и стеклопластиковая кабина, хотя в ней установили расширенное пассажирское сиденье на трех человек, и она стала 4-местной. Для проведения испытаний на первых вариантах шасси ЗИЛ-135Л была смонтирована временная бортовая платформа для размещения нагрузочного балласта. Впоследствии этот пробный вариант послужил прототипом грузовых народнохозяйственных версий. Снаряженная масса ЗИЛ-135Л возросла до 10,8 т, полная допустимая – до 19,7 т. Эксплуатационный расход бензина на асфальтобетонном покрытии составлял 137 л, на грунтовой дороге – 187 л и на бездорожье достигал 232 л на 100 км. Остальные размерные и весовые параметры не изменились.
Бортовой автомобиль-шасси ЗИЛ-135Л с независимой подвеской крайних колес. 1961 год
Обкатка, заводские доводочные и военные испытания шасси 135Л начались 6 апреля 1961 года и затем проводились на шоссе, местности и на полигоне в Бронницах. Одновременно с ним в ОКБ завода «Баррикады» был собран макетный прототип пусковой установки Бр-231 модернизированного ракетного комплекса «Луна-М», который в мае в опытном порядке смонтировали на шасси ЗИЛ-135Л. 14 июля новая машина вместе с автомобилями ЗИЛ-135Е, ЗИЛ-135К, БАЗ-930, дизельными НАМИ-058 и И-210 была продемонстрирована заместителю министра обороны СССР маршалу В. И. Чуйкову с целью выбора шасси для серийного производства в Брянске. В ходе дальнейших испытаний все системы ЗИЛ-135Л в целом работали надежно. За счет независимой мягкой подвески удалось частично справиться с подпрыгиваниями и галопированием, но при этом возросли нагрузки на раму, которую пришлось на ходу усиливать привариванием косынок. Автомобиль преодолевал подъемы крутизной до 47º, доступные только гусеничным машинам. 19 октября ЗИЛ-135Л совместно с машинами БАЗ-930, И-210 и НАМИ-058 участвовал в сравнительных отборочных заездах на полигоне 21 НИИИ и показал лучшие качества по проходимости, надежности и величине снаряженной массы, хотя уступал в экономичности. Официальное заключение о преимуществе ЗИЛ-135Л было принято на научно-техническом совещании 9 марта 1962 года с участием представителей военного заказчика, основных СКБ и институтов. 20 и 21 марта последовательно появились решения местных властей о начале серийного изготовления этой машины и организации его на Брянском автозаводе. Начало работ по подготовке к сборке автомобилей было утверждено Постановлением Совмина от 27 апреля 1963 года. В августе и октябре 1962-го в Москве собрали еще четыре шасси ЗИЛ-135Л для монтажа пусковых установок 9П113 ТРК 9К52 «Луна-М» и транспортно-заряжающей машины 9Т29. Три из них успели отправить на комплектацию в Волгоград на завод «Баррикады». Впоследствии, в марте 1964 года, одна установка прошла сравнительные полигонные испытания под Ленинградом. Одновременно была построена заряжающая машина 9Т29 для перевозки трех ракет комплекса «Луна-М».
