В ходе серийного производства конструкция ракеты 1ЗД совершенствовалась. В 1964 г. были приняты новый импульсный радиовзрыватель и боевая часть массой 191 кг. Ракеты 13Д выпускались в нескольких модификациях: 13Д – базовый вариант; 13ДА и 13ДМ (В-753) – ракета для зенитного корабельного комплекса М-2 – «Волхов-М».
Работы по новому варианту комплекса были начаты в 1957 г., когда по результатам проработок определилась возможность и целесообразность модернизации СНР С-75 для обеспечения характеристик, сопоставимых с характеристиками радиолокационных средств рассматривавшегося в то же время перспективного ЗРК С-175.
Работы по С-175, как более дорогому и сложному в производстве, было предложено прекратить, а основные усилия КБ-1 сосредоточить на большой новой работе – ЗРК дальнего действия с более высокими характеристиками – будущему С-200. Для обеспечения необходимой для этих целей разгрузки КБ-1 А.А. Расплетин предложил провести модернизацию СНР комплекса С-75 при размещении ее в КУНГах на автомобильных прицепах силами возглавляемого Л И. Горшковым ОКБ серийного завода №304.
Наряду с возможностью совершенствования станции наведения ракет и других наземных средств комплекса наметились также перспективы использования в модернизируемой С-75 усовершенствованных ракет с расширенными боевыми возможностями и улучшенными эксплуатационными свойствами при сохранении массогабаритных показателей, близких к В-750.
Модернизация комплекса С-75 – создание ЗРК С-75М – была задана постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 4 июня 1958 г. и последующим постановлением СМ от 16 сентября 1959 г. В качестве основных направлений совершенствования комплекса и ракет предусматривались расширение зоны поражения, повышение помехозащищенности и точности наведения. Рассматривалось создание комплекса управляемого зенитного ракетного оружия с ракетами двух типов. Предписывалось представить на совместные испытания в III квартале 1959 г. ракету В-755 (20Д), оснащенную твердотопливным стартовым ускорителем и ЖРД на маршевой ступени, а во II квартале 1960 г. – твердотопливную двухступенчатую ракету В-757 (17Д). Доработка станции наведения РСН-75 для обеспечения возможности использования новых ракет была возложена на ОКБ- 304.
Для эксплуатации в северных районах в качестве тягача ТЗМ использовался гусенечный АТС-59
Главным конструктором новой системы был назначен А.А. Расплетин, главным конструктором СНР – Л.И. Горшков. Работы по ракетам задавались ОКБ-2 главного конструктора П.Д. Грушина.
Ракета В-755 задумывалась как основательная модернизация В-750ВН с заменой практически всех основных систем и агрегатов. Предусматривалось применение помехоустойчивого радиовзрывателя, приспособленных к новой станции наведения ракет блоков бортовой аппаратуры радиоуправления и радиовизирования, нового автопилота, усовершенствованного двухкомпонентного ЖРД с регулируемой тягой и более мощного стартового ускорителя. Последнее определило необходимость создания новой пусковой установки, способной выдержать более мощное воздействие струи продуктов сгорания нового стартового двигателя.
Разработка ракеты В-757 по существу являлась созданием принципиально нового изделия и ставила своей целью исключение из ракеты довольно опасного, как показал первый опыт эксплуатации, жидкого топлива. Уровень развития твердотопливной техники, освоенной отечественной промышленностью к концу 1950-х гг., практически исключал возможность достижения на ракете требуемых характеристик на базе традиционных конструктивно-схемных решений. Поэтому ОКБ-2 приняло схему с использованием на маршевой ступени ракеты В-757 прямоточного двигателя на твердом топливе. Как показал ход дальнейших работ, создание работоспособного прямоточного двигателя являлось сложнейшей задачей, требующей многолетней стендовой отработки и доводки ракеты в процессе летных испытаний. В результате, работы по В-757 безнадежно отстали от процесса создания ракеты В-755 и, в итоге, В-757 превратилась в экспериментальную ракету, уступив с начала следующего десятилетия место принципиально другой конструкции – ракете В-758, также не доведенной до принятия на вооружения.
Однако и разработка комплекса с ракетой В-755, создававшейся на базе уже отработанных технических решений, также проходила далеко не гладко. К плановому сроку передачи средств комплекса на совместные испытания, в III кв. 1959 г., еще не было закончено изготовление ни одной кабины ПВ, в стадии изготовления находились станция наведения ракет и ее элементы. Не были своевременно начаты автономные испытания ракеты В- 755.
В какой-то мере задержки с разработкой С-75М определялись передачей работ по совершенствованию средств системы С-75 от головного разработчика КБ-1 в ОКБ-304, созданному на серийном заводе №304, выпускавшем станции наведения ракет.
Фактически только в декабре 1959 г. на полигон были поставлены опытные образцы станции наведения ракет. Заводские испытания продолжались до середины 1960 г., но и к этому времени не удалось завершить заводские испытания опытного образца магнетрона для передатчика. Было изготовлено 38 ЗУР В-755 вместо запланированных 75 ракет. На полигон было поставлено только две транспортно- заряжающие машины ПР-11Б.
Летные испытания начались на полигоне Капустин Яр и продолжены в Казахстане на полигоне под Сары- Шаганом, Выявилась низкая надежность радиовзрывателя и боевой части. Отмечалось, что в ряде пусков из- за применения некачественного твердого топлива в составе заряда стартового двигателя при его запуске часть заряда «выбивалась» и на газоотражателе пусковой установки образовывались выбоины. Также не удавалось обеспечить полную выработку топлива ЖРД маршевой ступени. При испытаниях возникали проблемы и с обмерзанием трубки приемника воздушного давления, отмечалась нестабильность работы автопилота. По ряду причин разработчики смогли гарантировать для ракеты В-755 допустимый срок хранения на пусковой установке всего в один год, хотя ранее для ракеты В-750 был принят срок 1,5 года.
В конце 1960 г. сохранялось отставание в отработке боевой части, автопилота и аппаратуры радиоуправления. Ход работ сдерживался и несвоевременной поставкой ракет: для завершения совместных испытаний комплекса С-75М не было поставлено вовремя 18 ракет В-755.
Зимой 1961 г. ВПК было принято решение о проведении в апреле, сверх ранее намеченной программы, контрольных испытаний СНР и ракет при стрельбе по 4-5 самолетам-мишеням Ми Г-17. Также было решено завершить к этому времени работы по увеличению дальности полета ракеты на малых высотах.
Несмотря на встретившиеся трудности, совместные испытания были успешно завершены.
Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 20 апреля 1961 г. и приказом МО СССР комплекс С-75М с ракетой В-755 был принят на вооружение Войск ПВО страны, а в 1962 г. поступил также и в части ПВО Сухопутных войск. Комплекс обеспечивал поражение целей, летящих со скоростью до 2300 км/ч в диапазоне высот от 3 до 30 км на дальности от 12 до 40 км. Дальность стрельбы по дрейфующим аэростатам была доведена до 43 км.
Новый состав аппаратуры станции наведения ракет РСН-75В позволял вести обстрел целей в условиях применения противником пассивных и активных помех.
Разработка ракеты В-755 (20Д) осуществлялась филиалом ОКБ-2 (МКБ «Факел») на заводе №41 под руководством главного конструктора В.В. Коляскина на базе конструкции ракеты 13Д (В-750ВН).
На ракете В-755 по сравнению с ракетой В-750ВН были применены новые аппаратура радиоуправления и радиовизирования, автопилот, радиовзрыватель, боевая часть, жидкостный ракетный двигатель и стартовый ускоритель.
Пусковая установка СМ-90
Повышение надежности ракеты также было достигнуто и благодаря использованию ампулизированных топливных баков. Регулирование тяги двигателя позволило уменьшить расход на маршевом участке полета и за счет этого увеличить дальность полета.
Однобалочная пусковая установка СМ-90 с переменным углом старта ракеты была создана в ЦКБ-34 под руководством главного конструктора Б.С. Коробова. Она была оснащена синхронно-следящим приводом. При старте ракеты использовался газоотражатель, прижимавшийся к грунту давлением газовой струи стартового двигателя. Пусковые установки, поставленные на отделяемые колесные хода, при смене позиции буксировались автомобилями КрАЗ-214 по шоссе со скоростью до 40 км/ч, а по грунтовым дорогам – до 10 км/ч. Время перевода пусковой установки из походного положения в боевое составляло 2 ч 20 мин.
В составе комплекса С-75М совместно с пусковой установкой СМ- 90 использовались транспортно-заряжающие машины ПР-11БМ (на базе полуприцепа и автомобиля-тягача ЗИЛ-151КВ), которые обеспечивали возможность работы с ракетами 20Д и последующими модификациями.
Комплексу С-75М придавались станция разведки и целеуказания П-12М «Десерт» (позднее РЛС П-18) и радиовысотомер, которые комплектовались автономными дизельными электростанциями.
Входившая в состав дивизиона кабина сопряжения и связи позволяла осуществлять работу станции наведения ракет в режиме приема целеуказаний от автоматизированных систем управления.
Дополнительно дивизиону могла придаваться аппаратура радиорелейной связи, смонтированная в полуприцепе. Антенно-мачтовое устройство (АМУ), использовавшееся для подъема антенн, после демонтажа и укладки по-походному, а также ЗИП, размещенный в полуприцепе, транспортировались автомашиной ЗИЛ-131.
При создании комплекса и в ходе его эксплуатации были проведены аппаратурные доработки станции наведения ракет, которые позволили уменьшить минимальную высоту зоны поражения до 1 км.
Находившиеся в эксплуатации в СССР комплексы С-75 «Десна» постоянно дорабатывались как на местах дислокации, так и при проведении плановых ремонтов на заводах Министерства обороны. Это позволяло поддерживать боевые возможности и характеристики комплексов С-75 «Десна» практически на уровне возможностей созданных позднее комплексов С-75М «Волхов».