1958年12月，在听取了苏联国防部长的报告“关于1960-1965年期间该国的防空系统及其进一步发展”的报告后，苏联政府批准了该国防空军事委员会的建议部队并批准了一项发展其组织结构的长期计划。它规定在统一指挥下，从国土防空军各个部门的单位中建立一个更简单、经济和灵活的防空军和师的组织架构。
1960年开始重组防空军和防空师，原先的组织结构重新进行了调整。经过重组后，国土防空军部队辖有2个防空区和7个独立防空集团军，包括16个防空军和18个防空师。1961年计划再建立3个防空师。
防空区和独立防空集团军由根据联合兵种原则组建，由歼击航空兵、防空导弹、高射炮、无线电工程和其他部队组成的防空军或防空师组成。这种组织结构最符合国土防空军在打击空中敌人方面的任务及其进一步发展的趋势。
苏联国土防空军总司令比留佐夫，1955年3月-1962年4月任职
原先防空集团军名称由数字替代。乌拉尔防空集团军改为独立防空第4集团军（驻地斯维尔德洛夫斯克），列宁格勒防空集团军改为防空第6集团军，基辅防空集团军改为独立防空第10集团军列宁格勒-防空第6集团军，独立远东防空集团军改为独立防空第11集团军（驻地哈巴罗夫斯克）。在防空军的基础上，由指挥部组成了独立防空集团军，明斯克-独立防空第2集团军，新西伯利亚-独立防空第14集团军。独立土耳其斯坦防空军更名为独立防空第30军（1963年编入独立防空第12军，驻地塔什干），古比雪夫防空军更名为独立防空第25军（1963年解散 ，以防空第28师为基础，该师成为独立防空第4集团军的一部分）。
防空区和独立防空集团军部署在主要作战战略方向上，每个覆盖的面积约为 1500x1500公里或更大。自动指挥控制系统的广泛使用使得国土防空军可以覆盖整个苏联领土，这一指挥系统一直应用到1978年。
KC-19型100毫米高炮
1960年7月8日，根据苏联武装部队总参谋长的指示，在武装部队总司令办公室中增加了一个新职位-苏联国土防空军防空导弹部队司令。这一天被认为是 防空导弹部队转变的日期，以前是高射炮兵的一部分，如今成为苏联武装力量的独立兵种。防空导弹部队的创建和发展过程，由国家领导层决定发起，并在防空部队发展中占据中心位置，从1952年第一批防空导弹部队和然后成立防空导弹部队指挥机构并使他们不断得到新装备。此后高射炮兵成为防空导弹部队的一部分，后来全部退出现役。
1960年苏联政府在分析防空部队的行动和同年5月1日击落美国U-2侦察机的手段后，决定1961年底完成国土防空军防空导弹和高射炮兵的换装工作。 1957-1961年间其组成的变化如表。
链接-1957-1961年防空军装备变化
1957
1958
1959
1960
1961
高炮师
28
30
22
16
3
高炮团
86
142
95
47
20
独立高炮营
48
41
15
7
5
С-25防空导弹团
56
56
56
56
56
С-75防空导弹团
17
43
80
154
С-75防空导弹旅
2
6
22
С-125防空导弹团
6
С-75，С-125防空导弹旅（下辖导弹营）
12
备注：独立高炮营和高炮团是高炮师的一部分
1955年5月7日С-25防空导弹系统装备苏军
根据国土防空军总司令的命令，为了预防从南方侵犯苏联领空的行为，1960年9月6日至19日，建立了从伏尔加格勒到奥尔斯克和哈萨克斯坦Сары Шагана全长1340公里的防空导弹屏障，共部署55个防空导弹营。到 1962年初，根据 1960年11月14日国土防空军军事委员会的决定，从土库曼斯坦的Красноводска克拉斯诺沃茨克到哈萨克斯坦的Аягуз阿亚古兹建立了第二条防空导弹屏障，全长2875公里。同时还在边境城市建立混合防空导弹编队：里加-加里宁格勒-考纳斯（20个С-75和12个С-125防空导弹营）；维尔纽斯-利达-Кобрин科布林（9 个С-75 和 12个C-125防空导弹营)；沿海的波季-刻赤-叶夫帕托里亚-敖德萨一线部署了48个防空导弹营。
随着防空导弹防御线的建立，组建了防空导弹群，涵盖了重要的行政、经济和军事设施，可以有效保护区域目标。从1960年代初开始，国土防空军和空军的所有歼击航空兵团都转移到单独的防空军与师。到1961年，所有的防空歼击航空兵集团军、军和师都撤销番号。
С-125防空导弹系统
国土防空军大量接收并掌握了新的武器和军事装备，它们的技术性能不断得以改善。
从1950年代中期开始向国土防空军大量提供防空导弹系统。1955年5月7日苏联的第一代防空导弹系统С-25 Беркут投入使用，它专为莫斯科防空而设计。С-75中程防空系统奠定了苏联机动防空导弹系统的开端。1957年12月11日С-75 Двина“德维纳”防空导弹系统投入使用，1959年5月22日是С-75 Десна“杰斯纳”，1961年4月20日是С-75М Волхов“沃尔霍夫”，而专门对付低空目标的С-125 Нева“涅瓦”在1961 年6月21日投入使用。
从1950年开始，米格-15歼击机开始大量进入国土防空军。1952年米格-17П截击机开始量产，1954年则是雅克-25。1955年米格-19超音速歼击机以高爬升率到达平流层高度。1957年雅克-27截击机。1959年第二代歼击机苏-9-51携带空空导弹系统问世，它确保了截击机在任何天气条件下作战，并将截击机的效率提高到一个全新水平。1960年雅克-28П全天候截击机，1961年携带空空导弹的苏-11-98截击机。
1967年7月航空节上的苏-11截击机编队
10多年前从1944年开始，防空军接收了П-3雷达，1948年则是改进的П-3A雷达。1950年远程探测和引导雷达П-50以及П-20 Перископ“潜望镜”机动雷达成功测试。1955年П-15雷达。1953-1954年П-50 雷达交付同时，还开发了一条无线电中继线РРЛ-50 “Цепочка链”，用于远距离将雷达信息自动传输到在大型工业和行政中心的防空指挥所。无线电传输线РЛ-30 “Фаза阶段”（ 1РЛ51М1），用于作战使用战斗机指挥所П-20的雷达数据。同时还开发了各种类型雷达，1950 年П-8、1951年П-10、1955年П-12和1959 年П-14。
另外，国土防空军接收了С-60型57毫米、КС-19型100毫米和КС-30型130毫米高射炮。1961年3月4日，世界上第一次弹道导弹的弹头在飞行中被В-1000反导弹高爆炸药碎片弹头摧毁。苏联在建立自己的反导弹防御方面迈出了重要一步。
因此1954-1961年，苏联国土防空军各级指挥机构的变化，完成了向苏联武装部队独立军种的转变，并确保了覆盖苏联全境的统一防空系统的建立。这些转变与新型武器及其作战使用方法的发展相结合，显著提高了国土防空军的作战能力和打击潜在敌人空袭武器的有效性，并提高了武器系统的可靠性，使得苏联抵御空核威胁的能力达到了一个全新的水平。
П-15雷达
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