Tham gia vào việc phát triển Su-27 có nhiều tổ chức, viện nghiên cứu, các không đoàn và các nhà máy. Phần chủ lực được thực hiện bởi Viện thiết kế Sukhoi và Nhà máy sản xuất máy bay nang tên Yuri Gagarina tại thành phố mới Komsomolsk-na-Amure (Người Đoàn viên trên sông Amuar). Phát triển đạn, radar và máy đẩy do Lyulka-Saturn Company, Tikhomirov Instrumentation Research Institute (Viện nghiên cứu đo đạc), Vympel State, trực thuộc các phòng thiết kế khác nhau. Thêm nữa, máy bay Su-27 được phát triển bởi rất nhiều các viện nghiên cứu, bao gồm TsAGI, CIAM, GosNIIAS, CNI, và sự tham gia bởi các phòng thiết kế máy bay và viện nghiên cứu khác.
Ở đây, chúng ta hiểu rằng ở Nga và Liên Xô, các OKB là các Viện thiết kế ra các sản phẩm cụ thể. Còn rất nhiều viện nữa chỉ thiết kế chuyên về mặt nào đó-như đạn hay động cơ, dưới lớp sâu hơn là các viện nghiên cứu khoa học cơ bản, họ không chế ra sản phẩm cụ thể nào, chỉ làm linh hồn mở đường cho các viện khác. Thật ra, ở Nga, các OKB nổi tiếng hơn nhưng người Nga tôn sùng các nhà nghiên cứu cơ bản hơn.Nhóm nghiên cứu do Pavel Osipovich Sukhoi khởi tạo tại Nhà máy Chế tạo máy Kulon năm 1969. Nhiệm vụ định ra ban đầu là chế tạo một máy bay thế hệ mới vượt trội dẫn đầu thế giới sau này, sử dụng cho cả Không Quân và Phòng Không của Liên Xô (hai binh chủng khác nhau). Đến giữa những năm 1970, phương thức chiến đấu (concept) của máy bay được hình thành, có sự tham gia của một số nhà khoa học và viện nghiên cứu. Phương thức chiến đấu này bao gồm khả năng vận động tốt và tầm xa, trang bị khí tài có khả năng quan sát và dẫn đường tốt cho phép phi công chiến đấu bằng cả hai phương thức FBV và dogfight. Các tính năng cơ bản dẫn đầu thế giới lúc đó và vượt đối thủ đối diện-dẫn đầu của Mỹ là F-15, đang hy vọng. Nhóm thiết kế áp dụng chủ yếu những giải pháp cách tân, mục tiêu đầu tiên là mẫu thử được đặt tên T-10.
Trong năm 1970, Sukhoi đưa ra một mẫu máy bay thử nghiệm có 2 đuôi đứng, cánh giáp nối bằng đường cong liên tục vào thân, động cơ được đặt trong hai vỏ động cơ hình lồng bầu giáp với thân, thân máy bay hình bầu dục cao. Đây là thiết kế kiểu "kết hợp" tiếp tục các thiết kế máy bay trước đó, thỏa mãn yêu cầu bay trong khoảng tốc độ và độ cao lớn. ( Thân máy bay kết hợp các bộ phận của máy bay rời nhau: buồng lái và điện tử, động cơ, đuôi khí động). Máy bay có cánh hình cung, phần nối dài phía trước giáp thân (loại bào khí trước tĩnh được dùng cho cánh Su-27 ban đầu). Bào khí này tạo ổn định ở góc đón gió lớn và tốc độ cao, cho phép chế tạo các thiết bị lái lớn. Mẫu này gọi là mẫu thân bầu, nó khác Su-27 sau này ở các góc tròn thừa kế đời cũ.
Mẫu thứ hai thay đổi nhiều hơn, máy bay có thân rộng và động cơ đặt sát nhau ở cuối thân, cũng có hai đuôi đứng và bào khí trước như trên.
Năm 1972, cả hai máy bay được Không Quân đồng ý thử nghiệm. Chương trình được sự đồng thuận của các Viện thiết kế máy bay khác là Sukhoi, Mikoyan và Yakovlev, đặt mục tiêu thiết kế một máy bay tương lai PFI cho Không Quân Liên Xô đầu những năm 1980. Rất nhanh sau đó, kế hoạch phát triển cũng như yêu cầu công việc cụ thể được xác lập.
Chương trình PFI (ПФИ перспективному фронтовому истребителю , máy bay chiến đấu tiền tuyến tương lai)Khi Liên Xô chưa hoàn hồn sau thời đại Khrusov, các nhà khoa học còn thiếu những cơ sở để format cụ thể một lớp máy bay mới, thì bên Mỹ công việc tiếnh nhanh chóng, làm Liên Xô mất vị trí số một trên không từ năm 1974. Ngày 23/12/1969, sau khi giành thắng lợi món thầu phát triển máy bay mới, McDonnell Douglas (nay đã sát nhập vào Boeing) bắt đầu thiết kế cụ thể. 2 năm rưỡi sau, phi công thử nghiệm J. Burrows đã cho cất cánh lần đầu mẫu thử đầu tiên. Năm sau bắt đầu format hai phiên bản cụ thể và trong năm 1974 đã bắt đầu đưa vào sản xuất hai phiên bản F-15A Eagle và F-15B Spark. F15 giữ khá lâu nhiều kỷ lục, trên thế giới lúc đó không có máy bay nào tính năng tươg đương. Không như như máy bay cũ, F-15 kết hợp cả tốc độ bay cao, độ cao lớn, tầm xa, với những đặc điểm linh hoạt như khả năng đổi hương và leo cao, kết hợp những khả năng của máy bay hộ tống đường dài và đánh chặn, dogfight và FBV, chiến đấu trên không và đối đất. Điều này sẽ làm Mỹ vượt trội nhanh chóng về sức mạnh không chiến, vì Liên Xô vẫn phải duy trì đội máy bay không chiến chuyên nghiệp mà không có máy bay đa năng.
Liên xô theo dõi chặt chẽ các chương trình chi tiết của Mỹ, từ động cơ cho đến vũ khí và cấu trúc máy bay. Một điều khá ấn tượng là thắng lợi này của Mỹ là bản sao của MiG-25. Bản sao này thu nhỏ, dùng động cơ hiệu quả hơn, tốc độ thấp, nhưng linh hoạt hơn và tầm nhìn phi công rộng như các máy bay đối đất. Liên Xô tụt hậu, mất vị trí số một trên không và phải có câu trả lời.
Đó là chương trình “Máy bay chiến đấu tiền tuyến tương lai” PFI (ПФИ перспективному фронтовому истребителю), nhiệm vụ đầu tiên là máy bay chiến đấu thế hệ mới vượt trội F-15. Chương trình lôi cuốn ba viện thiết kế máy bay chiến đấu trên không lừng danh Yak, MiG và Su. Tuy nhiên, Yak không đưa ra phác thảo nào có triển vọng về góc AoA lớn và nói chung là khí động tiên tiến.
Qua các nguồn tin về F-15, nhu cầu thiết kế thế hệ máy bay lớn xuất hiện ở Liên Xô, nghiên cứu được tiến hành độc lập bởi ba viện trên từ 1969. Đến năm 1971 thì Hội đồng Công nghiệp Quốc phòng trực thuộc hội hội đồng bộ trưởng quyết định phát triển chương trình này cấp nhà nước.
Một số người cho là ban đầu Pavel Sukhoi không thích việc này lắm. Một số người giải thích dựa trên việc các máy bay được chấp nhận trước đó hoặc trong thời gian Su-27 phất triển của Su như Su-17, Su-22, Su-24 đều không giống với Su-27 su này, họ cho rằng, dưới sức ép của bộ đầu 1970 Su mới bắt đầu công việc. Thế nhưng, ngay từ những bản vẽ phác thảo đầu tiên Su đã hình thành khá giống phiên bản thực tế. Đúng hơn, Su đã nhìn thấy sớm vai trờ của máy bay đa năng, chuyển Su-15 đánh chặn thằnh Su-17 chiến đấu trên không-ném bom. Các phiên bản khác đã huấn luyện Su tiến bộ vượt bậc trong các kỹ thuật tấn công mặt đất phức tạp, không chiến dogfight và không chiến FBV: Su-17, Su-22, Su-24, Su-25, T-4 (Su-100) T-4MS (Su-200). Và Sukhoi là OKB đưa ra phác thảo máy bay sớm nhất.
Thực tế, bản vẽ cấu hình đầu tiên đã được Pavel Sukhoi phác thảo 8/1969. Đến tháng 1 năm 1970, phác thảo này được triển khai tính toán bởi giám đốc chương trình Oleg Samoilovich. Dường như là người đề ra việc phát triển phác thảo này là Vladimir Antonov. Những nghiên cứu cơ bản thực hiện bởi B. I. Antonova. Thêm một người nữa tham gia làm tác giả phác thảo là điều hành dự án V.A. Nikolaenko. Phác thảo này trông đã khá giống Su-27 sau này nhưng vẫn dựa hoàn toàn vào khí động, được tính toán dựa trên T-4MS.
Bản chất của thế hệ mới là vi xử lý mạnh tham gia vào các thiết bị điện tử, tự động hóa các việc ổn định, lái và chiến đấu cũng như quan sát. Phương thức chiến đấu điện tử mới yêu cầu phần cơ có những thay đổi tương ứng.
Kết quả của việc bàn luận, thử nghiệm, thiết kế và phân công dẫn đến những yêu cầu cụ thể cho máy bay Su-27. Ở đây, có sự phân công nghiệm vụ giữa MiG và Su. MiG-29 có kích thước như máy bay chiến đấu trên không chiến thuật, nhẹ hơn. Còn
Su-27 là máy may đa năng, nó nằm giữa lớp máy bay đa năng hạng nặng và máy bay chiến đấu trên không chiến thuật. Yêu cầu thiết kế cả hai máy bay gặp nhau ở các điểm : cả hai chiến thuật dogfight và không chiến quá tầm nhìn FBV tầm trung, tiến công và phòng thủ các mục tiêu trên không ở cả hai bán cầu trước và sau, có khả năng chống lại cả mục tiêu trên không lẫn dưới đất, với yêu cầu nhiệm vụ thứ hai là đối đất. Su-27 tương lai sẽ có khả năng bay xa hơn, mang nhiều vũ khí hơn, hệ thống dẫn đường phức tạp hơn và hệ thống thông tin tiên tiến. Su-27 tương lai cũng dự định là trung tâm của nhóm tác chiến độc lập, dẫn các máy bay nhỏ và nhẹ hơn vào sâu đất địch 250-300km. Về trang bị điện tử, Su-27 sẽ là máy bay nổi trội hàng đầu thế giới, điểm chắc chắn là đảm bảo đối kháng trước F-15, vượt qua các mẫu thử đương thời, đối thủ tiềm tàng, như YF-17, YF-16 và J-6.
Trong khi đó, máy bay MiG-29 sẽ nhỏ và rẻ hơn, chiến đấu độc lập trong đất địch 100-150km. Cũng có thể Su có tầm nhìn xa hơn, cũng có thể chỉ do may mắn, khi thời đại tự động phát triển thì các máy bay to nặng mang thiết bị lớn tầm xa ưu thế hơn.
Khả năng mang hệ thống điện tử rất lớn cả trước sau, khả năng dẫn đầu nhóm máy bay là những dự tính đảm bảo Su-27 vượt trội xa F-15 sau này. Một vấn đề nữa với phần khí động của F-15, là nó copy nguyên bản MiG-25, máy bay được thiết kế kém khả năng đánh gần. Ví dụ, bào khí trước kiêm cửa động cơ hạn chế chức năng bào khí vì được điều khiển theo yêu cầu lượng gió vào động cơ, nó làm ổn định góc đón gió AoA hơn là điều khiển khí động để có được AoA lớn, điều này làm khả năng nhào lộn, cần đến khi đánh gần của F-15 rất kém.
Năm 1978, Mỹ chụp ảnh được Su-27, họ biết rằng không thể nào có máy bay tốt hơn, từ đó, họ đặt niềm tin vào những hướng đi vô vọng như F-117A và F-22.
Một điều kiện xấu nữa cũng làm Su nhanh chóng được thiết kế và chế tạo. Trong những năm 196x, Khrusov nắm quyền sau các đã đấu loạn xị ở Liên Xô. Ông ta đã đánh gục các mũi nhọn xương sống của khoa học Liên Xô: máy bay, bán dẫn và sinh học, chỉ để thỏa mãn cạ của ông ta, bè phái của những người ngu si nhất Liên Xô, những nhà chính trị suy đồi. Từ đó, Liên Xô hầu như không phát triển các mẫu máy bay hoàn thiện trước đó, như MiG-25, MiG-23, Su và Liên Xô kém Mỹ khi F-14, F-15, F-16 xuất hiện.
Khả năng kết hợp đa năng và không chiến lúc đó-1972, chưa mạnh. Nhưng, nhờ tiến bộ điện tử, máy bay kiểu này trở thành loại máy bay được sản xuất chủ yếu ngày nay. Người ta chỉ còn giữ lại số nhỏ MiG-31. Làm máy bay 2 trong một sẽ có lực lượng đối không và đối đất tăng 2 lần nếu cùng tổng số máy bay. Kiểu biên chế này cũng phổ biến ở các nước khác, tạo thị trường lớn cho Su trong tương lai.
Thêm nữa, những nhà tổ chức nhìn xa đã cắm cọc máy bay vào vùng Siberia xa xôi, nhờ đó, nó tránh được phần lớn các nhiễu nhương thời Liên Xô sụp đổ và vượt xa MiG.
Tiếp theo bước định dạng nguyên lý cơ bản (concept), kế hoạch thiết kế máy bay mới được xúc tiến. Những thiết kế sơ lược diễn ra từ năm 1972. Từ năm 1970 đến 1975, 15 mẫu máy bay được đem ra thử nghiệm, các mẫu máy bay này có thể không đến gần mục tiêu, nhưng nó cung cấp những kỹ thuật riêng rẽ về sau tập hợp lại, chủ yếu là vị trí động cơ, cửa hút gió và hệ thống điều khiển. Các mẫu máy bay này đều thừa kế các máy bay cổ điển, kết quả chung là, không thể thực hiện được những yêu cầu của Su-27 nếu sử dụng cơ chế tự cân bằng góc đón gió AoA như cũ. Vậy là Su-27 trở thành máy bay chiến đấu đầu tiên của Liên Xô thực hiện việc cân bằng góc AoA bằng máy tính.
Quyết định điều khiển AoA bằng máy tính hứa hẹn những ưu thế lớn: góc đó gió lớn, tấn công được những mục tiêu có góc tấn công lớn. ( Nhiều người nhầm, góc đón gió là góc giữa hướng bay và trục máy bay, góc tấn công là góc giữ mục tiêu và trục mãy bay, vũ khí cần góc tấn công nhỏ, khi mục tiêu lệch máy bay cần góc đón gió lớn để hướng về mục tiêu). Sử dụng các thiết bị lái đứng trên cánh để đổi hướng nhanh và tiếp kiệm nhiên liệu khi bay xa. Máy bay hứa hẹn đạt 4000km không mang dầu phụ, lúc đó không một máy bay chiến đấu trên không nào được sản xuất hàng loạt trên thế giới làm được điều đó.
Lái điện được thực hiện đầu tiên trên một máy bay có khá nhiều mẫu thử là chiếc CF-5 của Canada. Tuy nhiên, lúc đó máy tính chứa đủ, chỉ là trợ lực lái điện, chưa có điều khiển. Máy bay Su-100 T-4 là máy bay đầu tiên trên thế giới áp dụng ổn định ngang. Tiếp theo là chiếc MiG-25 áp dụng trong giai đoạn 1964-1967 dưới sự lãnh đạo của Gruevic, chỉ có áp dụng lái điện tử chiếc này mới tận dụng hết khả năng động lực của nó. Việc áp dụng tự động vào ổn định dọc (góc AoA) và điều tiết cửa gió trở thành nhu cầu lớn khi MiG-21 phát triển tăng góc đón gió, góc tấn công, tuy nhiên các mẫu thử Ye-6, Ye-8 phải dùng hệ thống tự động cơ học, sau này F-16 là bản sao Ye-8 thời điện tử.Cuối cùng, một mẫu thiết kế được chấp nhận . Máy bay có cấu hình
ổn định không bền kết hợp (ví dụ, các máy bay chở khách là ổn định bền một thân, là nguyên lý tự ổn định). Cấu hình này phải ổn định cưỡng bức, còn gọi là "ổn dịnh điện tử", nhưng thoát khỏi những bó buộc của cơ chế tự ổn định, máy bay sẽ rất linh hoạt.
Máy bay có thân rộng, diện tích nâng của thân máy bay lớn hơn cánh, cánh chữ nhật và hai động cơ để xa nhau góp phần ổn định ngang, cấu hình này thuận lợi cho các yêu cầu mang nặng, bay chậm và ổn định.
Đuôi ngang lắp sau cánh, thấp dưới cánh và lắp vào hai ống động cơ. Hai cánh lái lên xuống của đuôi ngang có thể chuyển động theo chiều khác nhau.
Đuôi đứng lớn lắp trên ống động cơ.
Cánh chữ nhật, uốn cánh cung, mũi cánh o van. Chiều cạnh chuyển đổi cong mềm dần từ mũi ngoài o van, cạnh trước cánh uốn chữ S và liên tục tiếp nối vào phần phát triển gốc cánh về phía trước (bão khí trước tĩnh).
Cửa hút gió đặt giữa bên dưới cánh, được điều khiển bằng cửa sập đứng, thuật lợi bay ở các tốc độ và độ cao rất khác nhau.
Mũi chụp radar chúi xuống đặc trưng của Su-27 sau này, tạo điều kiện cho phi công có vùng nhìn rộng.
Càng mũi (càng hạ cánh) có đặc điểm 3 khúc truyền thống có thanh giàng mũi, khi thò ra chuyển động về trước và thu về bên dưới buồng lái.
Càng chính có bánh giấu ở phần giữa cánh bằng cách gập càng lên trước và xoay ngang bánh. Cửa mở về trước của bánh càng chính kiêm chức năng phanh gió.
Các cánh đuối cũng rất lớn, máy bay có bào khí trước cố định là phần cánh giáp thân kéo dài lên trước. Các thiết bị lái rộng và được điều khiển góc lớn.
Vào những năm 1975-1976 thì thiết kế máy bay đã được ổn định, bao gồm của những thứ như đạn, radar, động cơ. Nhiều thứ lúc đó còn đang trong quá trình thiết kế, kể cả khung máy bay.
Động cơ là loại AL-31F bypass turbofan lực đẩy 12,5KN, động cơ phát triển bởi nhà máy chế tạo máy Saturn, dãn đầu bởi Arkhip Mikhailovich Lyulka. Động cơ đạt lực đẩy lớn khi tốc độ còn thấp, cũng cấp tỷ số lực đẩy 1/1 ngay lúc cất cánh. Động cơ lượng thông qua cao giảm hao nhiên liệu, dầu trong 8 tấn, đảm bảo tầm yêu cầu.
Vũ khí có pháo 30mm, đạn K-27 tầm trung, K-73 và K-14 tầm ngắn giống như MiG-29. Cấu hình vũ khí của hai máy bay khác nhau do Su-27 to hơn, nó mang được 8 đạn, trong đó 2 đạn K--27, MiG-29 mang được 6 đạn, 2 đạn K-27.
Lần đầu tiên máy bay không chiến Liên Xô có hệ thống chỉ thị quang-điện tử bên cạnh chỉ thị radar truyền thống, giao tiếp thuận lợi bởi đèn chiếu kính trước. Radar N001 của Phazotron Research and Development Association đứng đầu bởi Victor Grishin. Hệ thống quang điện OLS-27 bao gồm tìm kiếm và phát hiện hồng ngoại, đo xa lazer do Viện thiết kế vật lý địa cầu trung ương, lãnh đạo bởi D.Khorol. Hệ thống radar thuận lợi do nó từ ban đầu đã được format radar lớn cả trước sau. Hệ thống quang-điện tử hoàn toàn mới này mở ra khả năng phòng thủ trước đạn tự hành, vốn đã được áp dụng trên xe tăng và mặt đất-tầu biển, nó cũng mở rộng tầm của đạn hồng ngoại, bước tiến trước rất nhiều các thử nghiệm tàng hình Mỹ.
http://www.quansuvn.net/index.php?topic=3290.msg77408#msg77408
