Проектирование автомобиля ЗИЛ-135Е проводилось в СКБ с июля 1959 года, когда плавающее шасси ЗИЛ-135 с пусковой установкой потерпело полный провал. Сухопутный ЗИЛ-135E получил усиленную сварную раму с двумя стальными лонжеронами швеллерного профиля, четырьмя поперечинами, диагональными двутавровыми раскосами и ребрами жесткости. При отсутствии какого-либо корпуса, водометов и увеличении колесной базы машина имела открытую по всей длине раму с монтажной высотой около 1 м для установки специзделий, а упразднение подвески способствовало повышению боковой устойчивости. На этом автомобиле впервые начали устанавливать смещенную вперед 3-местную стеклопластиковую кабину характерной и хорошо известной обтекаемой формы без металлического каркаса, склеенную эпоксидной смолой из 11 пластиковых панелей и имевшую внутри ряд стальных крепежных деталей. Необходимую жесткость и повышенные звуко– и термоизоляционные качества обеспечивали пенополиуретановые уплотнители в полостях между панелями. На ее передней внешней стенке имелись три неглубокие выштамповки для размещения световых приборов и имитации решетки радиатора, под ними располагался полукруглый бампер, а для предохранения окон на коротком полукапоте и на крыше крепили специальные щиты. Из пластика собирали также вмонтированные в заднюю часть кабины два топливных бака вместимостью по 340 л, облицовку моторного отсека с боковыми вентиляционными окнами и надколесные крылья. Главным достоинством стеклопластика была стойкость к воздействию пламени, высоких температур и давления выхлопных газов, возникавших при запуске ракеты: он не деформировался, а просто прогибался и затем возвращался в первоначальную форму. Кроме того, пластиковые детали не боялись коррозии и облегчали ремонт. Для дополнительной защиты экипажа все окна снабжались съемными наружными броневыми экранами. В целом все вместе синтетические элементы обеспечивали некоторое сокращение массы автомобиля, однако стеклопластиковая кабина все-таки весила на 90 кг больше, чем цельнометаллическая 4-местная от уже выпускавшегося тягача МАЗ-537.
Шасси ЗИЛ-135Е с автоматической трансмиссией и новой пластиковой кабиной. 1960 год
Единственной новинкой в механической части ЗИЛ-135Е стали два опытных 180-сильных двигателя ЗИЛ-375Я с расположенными с обеих сторон моторного отсека радиаторами охлаждения по образцу амфибий ЗИЛ-485 и автоматическим управлением положения жалюзи. По сравнению с ЗИЛ-135 общая конструкция трансмиссии осталась без изменений, только понижающий двухступенчатой планетарный демультипликатор с измененными передаточными отношениями был переставлен за коробку передач и обеспечивал повышенные тягово-динамические свойства автомобиля. Кроме того, раздаточные коробки получили систему пневматического управления и лишились отборов мощности. Все остальные агрегаты ходовой части также были сохранены, но несущественно доработаны. Колесная база автомобиля возросла до 6300 мм (2400+1500+2400 мм), колея всех колес увеличилась до 2342 мм. Габаритные размеры – 9270x2800x2530 мм, дорожный просвет под рамой – 580 мм, под мостами – 475 мм. Радиус поворота – 12,5 м. Снаряженная масса шасси – 8,9 т, полная допустимая – 18 т. Эксплуатационный расход топлива – 134 л на 100 км.
