Ракеты всех серийных модификаций двухступенчатые, выполнены по нормальной аэродинамической схеме. Первая ступень (стартовый ускоритель) - твердотопливная, представляет собой пороховой реактивный двигатель, работающий в течение 4,5 с. Вторая ступень имеет жидкостный реактивный двигатель, работающий на соединении керосина и азотной кислоты. Цельноповоротные рули для управления по тангажу, рысканию и крену расположены на хвостовом отсеке маршевой ступени, элероны для управления по крену на участке полета со стартовым ускорителем - на стартовом ускорителе в одной плоскости. Для уменьшения продольной статической устойчивости в носовой части ракеты размещены дестабилизаторы трапециевидной формы на ракетах ранних модификаций и треугольной - на ракетах поздних серий. Боевая часть - осколочно-фугасная массой 196 кг (для ракет 20Д) и 190-197 кг (для 5Я23). Радиус поражения боевой части может достигать 244 м по целям типа U-2. Для малоразмерных целей типа истребитель радиус поражения уменьшается до 65 м.
Проекции ЗУР
Большой радиус поражения позволяет компенсировать ошибки системы наведения. По данным иностранной печати, ракета могла иметь ядерную боевую часть мощностью около 15 кт. На комплексах С-75М поздних выпусков для увеличения боевых возможностей ракета наводилась на цель также и на пассивном участке после выключения маршевого двигателя. Подрыв БЧ осуществлялся по команде от радиовзрывателя или по команде от наземной станции наведения при подлете к цели. Самоликвидация ракеты производилась ограничением времени полета или при промахе независимо от времени полета. Наведение ракеты на цель радиокомандное. Команды управления ракетой вырабатываются аппаратурой станции наведения ракет исходя из относительного положения ракеты и цели и передаются в течение всего времени полета ракеты. Прием команд управления на борту ракеты начинается с момента отделения первой ступени, т. к. приемная антенна закрыта стартовым ускорителем. Передача команд осуществляется в дециметровом диапазоне волн.
Кабина ПВ имеет две антенны, осуществляющие сканирование в двух ортоганальных плоскостях по углу (вертикальная) и по азимуту (горизонтальная). ЗРК последних модификаций «Волхов» имеет также 2 параболические антенны, расположенные на азимутальной антенне.
ЗРК состоит на вооружении зенитно-ракетного дивизиона, включающего станцию наведения ракет СНР-75 (3 кабины), кабину сопряжения с АСУ, пусковые установки (6 шт.), средства энергоснабжения, средства разведки воздушного пространства. Обычно пусковые установки располагаются по кругу на расстоянии 60-100 м вокруг командного пункта дивизиона (СНР-75). Элементы комплекса могут располагаться на открытой местности, в окопах с использованием обваловки или в стационарных бетонных укрытиях. При этом кабина ПВ (приемо-передающая) в любом случае находится на открытой местности и не может быть защищена. Боевой расчет комплекса состоит из 4 человек - одного офицера и трех операторов сопровождения по угловым координатам и дальности.
Транспортно-заряжающая машина комплекса С-75 с ракетамиПоставляемые в Египет ЗРК имели свои особенности. Вместо параболических антенн на горизонтальной антенне размещалась кабинка для двух операторов и оборудование для оптического сопровождения целей. В случаях радиоэлектронного подавления СНР (постановки радиопомех) операторы, находящиеся в этой кабинке, осуществляли визуальное сопровождение цели по угловым координатам.
Впервые С-75 «Двина» использовался в 1959 г. в Китае, куда по просьбе китайского правительства были переданы пять огневых и один технический комплекс. Китайцы сбили самолет-разведчик тайваньских вооруженных сил RB-57D американского производства. Обстрел производился тремя ракетами и все они прошли с подрывом.
Приемо-передающая кабина станции наведения ракет СНР-75
Поражение самолета было настолько сильным, что он развалился на части еще в полете и его обломки разлетелись в радиусе 5-6 км. Летчик был убит осколком. Однако о том, что самолет был сбит зенитно-ракетным комплексом, не было объявлено, чтобы скрыть наличие в Китае новейших (по тем временам) зенитно-ракетных систем. Официально было заявлено, что чанкайшистский самолет-разведчик был сбит военно-воздушными силами Народной освободительной армии Китая.
Затем ЗРК С-75 использовался 1 мая 1960 г., когда под Свердловском был сбит высотный американский самолет- разведчик U-2 «Локхид», пилотируемый пилотом ЦРУ Пауэрсом. Самолет был сбит в 8 ч 53 мин (время московское) одной единственной ракетой, пуск которой произвел 2-й дивизион 57-й зенитно-ракетной бригады. Дивизионом командовал майор Михаил Романович Воронов. Пилот U-2 не погиб и сумел выбраться из самолета и после затяжного прыжка приземлиться спустя 25 мин. Он остался жив только потому, что ракета была пущена, когда цель уже пролетела зону пуска и выходила из нее. Ракете пришлось догонять цель и ее боевой заряд разорвался у хвоста самолета (в 15 м правее и ниже).
Радиолокационный дальномер РД-75
Уже по падающим обломкам самолета после второго дивизиона стрелял еще один дивизион - капитана Шелудь- ко. Одна из ракет нашла цель. Ею оказалось крыло. Оторвавшись от самолета, оно падало самостоятельно. Две другие ракеты пролетели между обломками U-2 и поэтому не взорвались, а самоликвидировались на большой высоте. К сожалению, в тот же день был сбит еще один самолет - МиГ-19, пилотируемый старшим лейтенантом Сергеем Ивановичем Сафроновым. Летчик успел катапультироваться, но он был смертельно ранен и приземлился уже мертвым. Причиной этой трагедии стал ряд наложившихся друг на друга ошибок: расчета пункта управления истребителей, действий расчета командного пункта ПВО, технической неисправности запрос- чика дивизиона, проводившего обстрел цели.
Результатом этого применения С-75 было то, что США прекратили свои разведывательные полеты над территорией СССР и лишились тем самым важного источника стратегической развединформации.
В следующий раз С-75 применялся в сентябре 1962 года, когда китайские зенитно-ракетные части НОАК сбили U-2 «Локхид». Китайские вооруженные силы использовали комплексы С-75 и HOjl собственного производства, являющиеся копией советской системы. Эти системы применялись в 60-е годы для борьбы с разведывательными самолетами U-2 «Локхид» и беспилотными разведчиками тайваньских вооруженных сил и одержали победу примерно 8 раз.
Позиция ЗРК во время арабо-израильской шестидневной войны 1967 г.
27 октября 1962 г. над Кубой был сбит U-2 «Локхид» ВВС США. В середине 1965 года комплекс С-75 был передан силам противовоздушной обороны Северного Вьетнама, и в июле того же года был сбит первый F-4 С «Фантом» ВВС США. Только с начала использования комплекса во Вьетнаме США смогли получить первые сырые данные о системе наведения ракеты, вырабатываемых командах наведения ракеты, характеристиках радиовзрывателя и боевой части ракеты. Эти данные позволили начать разработку систем радиоэлектронного подавления ЗРК С-75. Специально для целей разведки 13 февраля 1966 г. над территорией Северного Вьетнама был запущен беспилотный разведывательный самолет «Ryan 147E», который на протяжении всего своего полета передавал разведданные на пункт управления, пока не был сбит.
22 июля 1966 г. был запущен еще один беспилотный разведывательный летательный аппарат «Ryan 147F», который был оборудован специально защищенной аппаратурой разведки характеристик комплекса. Прежде чем он был сбит, было израсходовано 11 ракет. На протяжении своего разведывательного полета самолет передавал разведданные на пункт управления.
В целом использование зенитно-ракетного комплекса С-75 во Вьетнаме можно считать достаточно эффективным. Например, с 18 по 30 декабря 1972 г. американским командованием была проведена тщательно спланированная операция «Лайнбеккер-2», в которой использовалась вся стратегическая авиация, принимавшая участие на территории боевых действий (более 700 самолетов, из них 83 В-52 и 36 F-111). Также была привлечена часть сил 7-го флота.
В ходе операции было совершено более 2814 самолето-вылетов (1810 ночью) со среднесуточной интенсивностью 234 (151 ночью). Сброшено 12,5-14 тысяч тонн бомб, выпущено 6000 снарядов. Роль главной ударной силы выполняла стратегическая авиация, совершившая 17 массированных ударов - 594 самолето-вылета. Она впервые применялась в таком массовом составе. Тактическая авиация решала задачи обеспечения боевых действий (примерно 60%), наносила удары (примерно 36%), вела разведку (примерно 4%).
Силами ПВО Вьетнама за 12 суток был уничтожен 81 самолет (31 В-52 и 3 F-111) ВВС США. ЗРВ уничтожили 54 (67%) самолета, из них 31 - В-52 (91%). Зенитной артиллерией было сбито 20 (24%) самолетов, из них 3 - F-111, 1 - В-52. Истребительная авиация сбила 7 самолетов (9%), в том числе 2 - В-52.