Двигатели орбитального маневрирования и два аварийных ЖРД работали на высококипящем топливе АТ‑НДМГ (азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин), аналогичном применяемому на баллистических ракетах. Впрочем, в дальнейшем планировалось заменить эту гремучую смесь на более экологичное топливо. Запасов его хватало на орбитальный полет продолжительностью до двух суток, но основная задача орбитального самолета должна была выполняться в течение первых 2–3 витков. Боевая нагрузка составляла 500 кг для варианта разведчика и перехватчика и 2 т – для космического бомбардировщика. Фотоаппаратура или ракеты располагались в отсеке за отделяемой кабиной‑капсулой пилота, обеспечивающей спасение пилота на любых стадиях полета. Приземление совершалось с использованием турбореактивного двигателя на грунтовой аэродром со скоростью 250 км/ч.

Для защиты аппарата от нагрева при торможении в атмосфере предусматривался теплозащитный металлический экран, выполненный из множества пластин жаропрочной стали и ниобиевых сплавов, расположенных по принципу «рыбной чешуи». Экран подвешивался на керамических подшипниках, выполнявших роль тепловых барьеров, и при колебаниях температуры нагрева автоматически изменял свою форму, сохраняя стабильность положения относительно корпуса. Таким образом, на всех режимах конструкторы надеялись обеспечить постоянство аэродинамической конфигурации.

К орбитальному самолету пристыковывался одноразовый двухступенчатый блок выведения, на первой ступени которого стояли четыре ЖРД тягой 25 т, а на второй – один. В качестве топлива на первое время планировалось использовать жидкие кислород и водород, а впоследствии перейти на фтор и водород. Ступени ускорителя по мере вывода самолета на орбиту последовательно отделялись.

Так должна была выглядеть «Спираль» в полете.

Планом работы над проектом предусматривалось создание к 1968 году аналога орбитального самолета с высотой полета 120 км и скоростью М=6–8, сбрасываемого со стратегического бомбардировщика Ту‑95, своеобразного ответа американской рекордной системе: В‑52 + Х‑15. К 1969 году планировалось создать экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет (ЭПОС), имеющий полное сходство с боевым орбитальным самолетом, который выводился бы на орбиту ракетой‑носителем «Союз». В 1970 году должен был начать летать и собственно разгонщик – сначала на керосине, а спустя два года и на водороде. Полностью готовая система должна была стартовать в космос в 1973 году. Из всей этой грандиозной программы в начале 70‑х удалось построить всего три ЭПОСа – для исследования полета на дозвуковой скорости, для сверхзвуковых исследований и для выхода на гиперзвук. Но в воздух суждено было подняться только первому образцу в мае 1976 года, когда в США все аналогичные программы были уже свернуты. Совершив чуть более десятка вылетов, в сентябре 1978 года после неудачного приземления ЭПОС получил небольшие повреждения и больше в воздух не поднимался. Так что до полетов на «Спирали» космонавтов дело так и не дошло.

Впрочем, затраченный труд не пропал даром. Приобретенный опыт работы над «Спиралью» значительно облегчил и ускорил строительство многоразового космического корабля «Буран». Используя полученный опыт, Г. Е. Лозино‑Лозинский возглавил создание планера «Буран». Игорь Волк, выполнявший подлеты на дозвуковом аналоге ЭПОСа, впоследствии первым поднял атмосферный аналог «Бурана» в воздух и стал командиром отряда летчиков‑испытателей по программе «Буран». Пригодились и уменьшенные копии ЭПОСа – беспилотные орбитальные ракетопланы (БОР). На них испытывались различные варианты теплозащитного покрытия, выверялись наилучшие траектории входа в атмосферу с орбиты при возвращении «челноков» из полета.