總體佈局和基本性能
與以前的“山毛櫸”防空導彈暴露在軌道發射器上不同，“山毛櫸”M3的9R31M 導彈採用多聯裝筒裝發射，貯存壽命更長，而且不用維護。一部導彈發射車可裝載6枚導彈，導彈的目標毀傷率達0.9999，其最大射程較Buk-M2E增加了25千米，達到了70千米，最小射程為2.5千米，能攔截15～35千米高度範圍內的目標。系統在一次齊射後重新裝填的時間也大大縮短。導彈裝在發射筒內減少了導彈在外部環境下的易損性。導彈發射車上的轉檯可以360度旋轉，它可在發射架的高低射界保持不變的情況下發射導彈對付所有的目標。導彈發射車以機動性較強的GM-569A型裝甲車為底盤，乘員4人。4名乘員位於車體前部。他們通過車體首上裝甲上的兩個大艙蓋進入和離開車輛，艙蓋上方配有潛望鏡，下方設計有登車梯。乘員艙及導彈發射控制系統在車體前部，中間是導彈發射臺及其旋轉機構，發動機及傳動系統則位於車體後部。該車可防輕武器和炮彈破片襲擊。
9R31M 導彈長5.5米，彈徑400毫米，彈重約715千克，採用70千克重的高爆破片殺傷戰鬥部，配有經過改進的無線電—電子近炸引信。9R31M 導彈採用中段慣性制導+無線電指令修正+末端半主動單脈衝雷達制導，命中精度很高。早期的9M38防空導彈外形酷似美製“標準”防空導彈，彈體中段安裝4片長弦短翼展控制翼面，尾端安裝4片截短三角翼形的活動控制舵面。攻擊時先快速爬升，再俯衝瞄準目標，導彈系統進入戰鬥狀態需要5分鐘，從目標跟蹤到發射導彈需要22秒。而全新設計的9R31M 導彈取消了中彈翼，保留了彈體尾部的4片截尖三角形控制舵面。該彈在4片尾舵的前方增設了4個很小的長條狀穩定彈翼，其後緣與彈體垂直，前緣呈後掠角，可以在一定程度上改善導彈的升力性能並增加導彈方向穩定性。9R31M 導彈的彈體光滑，空氣動力舵面位於導彈質心之後的彈身尾段，舵面呈X型配置。由於舵面離導彈質心較遠，舵面的面積可小一些，舵面的受力情況（載荷和力矩）也相應較小，相應的伺服機構就可以做得小點，以減輕結構重量，還可以提高導彈的機動性。
9R31M 導彈之所以取消了較大的中彈翼，這是因為隨著空中威脅的發展，對中高空導彈的射程要求越來越大，這就要求導彈有更快的飛行速度。由於採用了新型的高能固體燃料，導彈可以在短時間內加速到高馬赫數，如此快的速度下，加裝大型翼面會產生很大阻力，反而成為一個累贅。當導彈高速飛行時，彈身對升力的貢獻增加，而彈翼的貢獻相對減小。特別是大攻角技術的應用，彈身對升力的貢獻更大了，彈翼的作用更小了。縮小彈翼面積以致完全取消彈翼也就成為必然。這種氣動佈局具有結構重量小、結構簡單、工藝性好、發射裝置簡單的特點，為製造和使用維護帶來極大便利。同時，這種佈局具有較好的過載特性，改善了非對稱氣動力特性，具有較高的舵面效率。其存在的最大問題是，在導彈飛行過程中，隨著馬赫數的變化，壓力中心的變化範圍變得較大，而且氣動力的非線性較為嚴重，這對導彈的控制系統和計算機技術提出了更高要求。導彈的空氣動力面沿彈身配置為X字形，其特點是在各個方向都可產生相同的機動過載，且具有在各個方向機動的快速響應能力。因此導彈在空間任何一個方向機動時，導彈不必滾轉，控制系統的滾動通道只要穩定滾動角或滾動角速度即可，從而簡化了控制系統的設計。
“山毛櫸” M3防空導彈系統的作戰指揮控制艙內裝有操作手的控制檯、多功能計算機、信號處理設備以及機內測試設備。計算機內有若干專用軟件模塊，要完成大量的信息處理和運算，如目標精確航跡處理、目標運動諸元計算、目標威脅排序、目標攔截概率預估以及目標丟失後的外推、導彈飛行狀態參數的計算等。還用更為先進的熱成像指示器替換了之前裝備的光學追蹤器，抗干擾和探測能力更強。它的作戰目標為戰略和戰術飛機、戰術彈道導彈、巡航導彈、戰術空射型導彈、直升機和無人機等。它還具備有限的反戰術彈道導彈的能力，並能對付20千米距離內的反輻射導彈。其主要設計思想是低空性能好，能對付多目標，能在惡劣的電磁環境中作戰，還很有可能擔負S-400多層防空系統的中程防禦任務。由於導彈採用了弧形彈道攔截超低空目標，因此其艦載版可有效地消除海雜波及鏡象多路徑效應對導彈制導的影響，具有較強的反掠海導彈能力。
“山毛櫸”M3防空導彈系統的相控陣雷達能保證在嚴重的雜波干擾和電子對抗的條件下，對目標的跟蹤和對導彈的制導。雷達有一個陣元數量龐大的主陣面。這個主陣面就是反導防空系統的主要傳感器，通過上千個陣元的劃分和疊加生成多個波束去完成搜索、跟蹤、照射目標和制導導彈等多種任務。在主陣面上方增加了小型的輔助陣面。這是因為照射制導雷達需要輔助截獲陣面和干擾對消陣面。其導彈輔助截獲小陣，用作導彈起飛時截獲跟蹤，採用與主陣相同的單元；干擾對消陣，用於抗干擾的旁瓣抑制。
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