本文節選自[DCS&LOFC] DCS:Su-27中文手冊
蘇-27是俄羅斯第四代單座超音速戰鬥機，是全世界公認的20世紀最優秀的作戰飛機之一。憑藉其完美的飛行性能與操縱特性，這架戰機深受飛行員與地勤人員的喜愛。在世界各地舉辦的多個航展中蘇-27均進行過表演，其表演過程中所展示出的頂尖的機動性讓觀眾心動。時至今日，蘇-27依舊保持著27項國際航空聯合會認可的世界級飛行記錄，在所有創紀錄飛機中名列前茅。在蘇-27的基礎上，蘇霍伊設計局發展出了一個擁有多型戰機的戰機家族，這一家族包括蘇-27UB雙座戰鬥教練機、蘇-33艦載戰鬥機、蘇-30多用途戰鬥機系列、蘇-34戰鬥轟炸機以及經過深度現代化改進的蘇-35戰鬥機。
中國空軍的殲-11戰鬥機
為了實現這些驚人的成就，蘇-27的研發者經歷了漫長而艱苦的研發過程。這型擁有現代化外形、能夠保衛俄羅斯以及其他使用國家領空的戰機的研發離不開許多工程師、設計師、科學家、飛行員的努力。蘇-27戰機研發中最為重要的力量就是蘇霍伊設計局與阿穆爾共青城飛機制造廠組成的設計製造團隊、土星-留裡卡設計局的動力系統團隊、提赫米洛夫儀器儀表研究所的雷達開發團隊和三角旗設計局的導彈武器團隊。除了上面所說的機構，蘇-27戰機的研發還得到很多科研機構的協助，包括茹科夫斯基中央空氣流體力學研究院(TsAGI)、中央航空發動機研究院(CIAM)、俄羅斯國家航空系統研究院(GosNIIAS)。其他的一些設計局、研究所設計製造了蘇-27戰機的不同系統。本文主要講述40多年前開始的蘇-27戰機研發歷史。
先進前線戰鬥機
1969年，一隊來自蘇霍伊設計局的研發人員在帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊的帶領下開始為蘇聯空軍與國土防空軍研發先進新一代戰機。1970年代中期，這種新戰鬥機的大體概念逐步成型。概念要求設計一款擁有強大武器系統和完美的火控、導航系統的高機動性遠程戰鬥機，能讓飛行員在遠距導彈互射與近距格鬥中獲得優勢。這型新戰鬥機的基本性能要達到世界頂尖水平，部分性能要超越其主要對手——被美軍將領寄予厚望的F-15戰鬥機。蘇霍伊設計局計劃在這一設計局內部代號為T10的新戰機上運用一些創新設計。
蘇霍伊、米格、雅克設計局各自提交的競爭方案
1970年，蘇霍伊設計局設計出了第一個版本的新戰鬥機方案，這個版本的設計方案採用了一體化氣動佈局，飛機的機翼與升力體機身平滑連接，兩個各自獨立的發動機吊艙安裝在機腹。這樣的一體化氣動設計使得戰機的氣動性能有了明顯的提升，也提供了更加寬敞的內部空間去佈置油箱還有其他設備。為了讓戰機能在較大的速度、高度區間上實現期望的飛行性能，新戰鬥機的機翼前緣根部採用了尖拱型邊條。設計者們認為翼根邊條可以確保戰機在超音速飛行氣動中心發生移動時保持高升力特性，同時能生成邊條渦提升機翼以及各個控制面的效率。同時蘇霍伊也針對新戰鬥機計劃設計了採用傳統非一體化氣動佈局的方案，在這一方案中，兩臺發動機緊靠在一起安裝在機身後方，通過位於機身側面的進氣道進氣。1972年，兩個版本的設計方案均被提交到了空軍委員會進行審查。委員會對三家飛機設計局(蘇霍伊、米高揚-格列維奇、雅科夫列夫)各自提交的預計於八十年代初期進入蘇聯空軍服役的先進戰術戰鬥機方案進行了評估。
第一架原型機T10-1
經過對所有提交審議的方案進行全面的評估之後，空軍委員會批准蘇霍伊和米高揚對各自的方案進行的進一步發展。蘇-27(T10)項目的目標是發展出一款重型先進多用途戰術戰鬥機，而米格-29項目的目標則是生產一款可以易於大批量生產的輕型戰術戰鬥機。這兩款戰機的主要作戰任務是近距格鬥、中距交戰以及全向目標截擊，次要任務是摧毀地面目標。擁有更大的載油量、載彈量與更加精密複雜的導航、自衛、通信系統的蘇-27主要以小隊為單位獨立深入敵方控制區域250-300公里執行任務，而更加輕型、便宜的米格-29則只能深入敵方控制區域100-150公里執行任務。蘇-27的火控系統可以有效對抗潛在對手——當時西方陣營所擁有的最強大戰鬥機F-15，也可以在遭遇佔據數量優勢但是戰鬥力稍差、產量較大的戰鬥機(比如YF-17、YF-16、殲-6)的時候將對手盡數消滅。另外，蘇-27在經過對設備、武備適當的改裝後也服役於蘇聯國土防空軍。
T10-1的機翼
隨著客戶對於1980年代戰術戰鬥機提出了更新更具體的要求，蘇霍伊設計局在1972年開始了T10項目的初步設計，隨後進入了概念設計階段。1970-1975年間，設計人員考察了超過15項戰機佈局、配置。這些佈局、配置不僅僅在戰機整體佈局(翼身融合佈局或者傳統佈局)上有不同，在一些具體問題的解決上也有差異(發動機與進氣道位置、起落架設計、控制系統類型等等)。最終，設計人員更傾向於採用翼身融合、靜不穩定佈局的總體設計方案。蘇-27也成為了蘇聯第一款飛行中縱向通道使用電傳操縱系統進行控制的戰機。採用縱向靜不穩定佈局帶來很多好處，翼身融合的靜不穩定佈局使蘇-27擁有了優秀的機動能力，這種能力能讓蘇-27實現傳統佈局戰鬥機無法擁有的機動能力，同時這一佈局也讓蘇-27的航程在不需要外掛副油箱的情況下達到了4000km。世界上沒有其他的戰鬥機能擁有類似的航程。
蘇-27戰機採用機翼在前，水平安定面在後的常規氣動佈局，向前延伸的機翼前緣形成的邊條可以加強機翼升力，但同時只會增加一小部分阻力，保證了飛機在大迎角條件下的性能。水平尾翼安裝在分離的發動機吊艙外側的承載樑上，雙垂尾則分別安裝在發動機吊艙上方。飛機的操控由全動水平尾翼、副翼、舵面實現。機翼的增升裝置是襟翼。為了讓發動機可以在任意速度與高度達到最佳性能，安裝在邊條後下方的進氣道可以通過斜板進行調節。機體的前部安裝有雷達並罩有透波材料製成的頭錐，以及擁有全向良好視野的座艙。
T10-3原型機
蘇-27戰機的武器裝備與米格-29輕型戰術戰鬥機一致，包括30mm口徑高射速航炮，R-27中距空對空導彈，R-73與R-14近距空空導彈，唯一的區別在於載彈量：米格-29戰機只能攜帶6枚導彈，包括2枚R-27導彈，而蘇-27則可以攜帶8枚導彈，包括4枚R-27導彈或者R-27E改進型遠距雷達/紅外製導導彈，即R-27ER與R-27ET。
兩架戰鬥機的火控系統也高度一致，這在航空史上還是第一次。這套火控系統有兩個探測通道，一個是雷達系統通道一個是光電系統通道，同時還配有頭盔瞄準具。針對蘇-27設計的火控系統擁有更好的性能。N001雷達是由維克多·格里申率領的法佐特倫研究發展共同體研發的。莫斯科“地球物理”中央設計局則在主任設計師霍洛爾領導下研發了OLS-27光電系統，該系統由的一個紅外接收跟蹤定位器與一個激光測距儀組成。
OLS-27的傳感器平臺位於風擋前端
起落架採用了傳統的前三點式設計，前起落架艙位於座艙下方。主起落架向前收進位於中央翼下方的主起落架艙，收起過程中，起落架旋轉90度，主起落架艙艙門作為減速板使用。
蘇-27的動力來自於兩臺強勁而經濟的AL-31F渦輪風扇發動機，這型發動機單臺最大推力為12500kg，起飛推重比超過1，由阿爾欣·米哈伊洛維奇·留裡卡領導的土星機械廠(後來的土星-留裡卡設計局)研製。較低的耗油率與佔據了機體內部大部分空間的油箱所裝載的8t燃油保證了戰鬥機能夠實現預定的任務半徑。
陳列在俄羅斯空軍博物館(莫尼諾)的T10-1
蘇-27戰鬥機的概念與細節設計於1975-1976年完成，在需要的設計文件與圖紙完成後，第一架原型機在庫隆機械廠開始製造。不幸的是，帕維爾·蘇霍伊沒有來得及看到這架戰鬥機便在1975年與世長辭，葉甫根尼·伊萬諾夫接替了他的工作。1976年，蘇-27項目開始由主任設計師米哈伊爾·西蒙諾夫指導。1977年早些時候，第一架原型機T10-1製造完成。由於AL-31F渦扇發動機的拖延，這架原型機裝備的是AL-21F-3AI渦噴發動機，這型發動機是AL-21F-3A渦噴發動機的修改版本，AL-21F-3A發動機在蘇霍伊設計局其他的一些戰機如蘇-17、蘇-24上均有應用。在完成的必須的地面檢查與滑行測試之後，一切準備就緒。1977年5月20日，T10-1在蘇霍伊設計局首席試飛員弗拉基米爾伊留申的操縱下成功首飛。第一架原型機主要用來評估關鍵飛行性能與穩定性和操縱性。
1978年，第二架原型機T10-2完成，但是這架原型機飛行時間並不長。1978年7月7日，這架原型機發生飛行事故，導致試飛員葉甫根尼·索洛維耶夫犧牲。飛機在超音速飛行時發生縱向振盪，產生了極大的過載，進而在空中解體，導致事故發生。黑匣子的數據顯示，這架飛機進入了一個之前研究尚未發現的共振範圍，導致飛機空中解體。這一切發生的太快，以至於富有經驗的功勳試飛員，蘇聯英雄葉甫根尼·索洛維耶夫都沒有機會彈射。事故後的分析查明瞭悲劇的原因，讓研製人員對戰機的設計做出必要的修正。1978年，蘇-27戰機的預生產準備工作在遠東阿穆爾-共青城加加林機械製造廠完成。與此同時，庫隆機械廠還組裝了另外兩架蘇-27原型機。與頭兩架原型機不同，這兩架原型機裝備了AL-31F發動機。新的發動機相較於AL-21F-3AI重量減少了500kg，推力增大了12%，油耗也更低，儘管有外涵道，AL-31F發動機的直徑與長度都要更小一些。1979年8月23日，弗拉基米爾伊留申駕駛T10-3完成了首飛，兩個月後，T10-4也加入了飛行測試。一開始，兩架飛機都用來進行發動機飛行測試，之後T10-3被重新改裝，在尼特卡訓練設施上進行測試，以支持在蘇-27基礎上發展的艦載型號，而T10-4則被用來進行火控系統的試飛。
T10的座艙
1980年初，已經有3架原型機(T10-1、T10-3、T10-4)參加蘇-27的試飛計劃，第一批預生產型飛機也即將投產，一切都按照預定計劃進行，幾年之後新戰鬥機就會服役。但是，來自西伯利亞航空研究院(SibNIA)的空氣動力學專家以及主任設計師米哈伊爾·西蒙諾夫堅決反對按照現有的氣動佈局投入生產。SibNIA的專家在經過大量針對蘇-27項目的空氣動力學研究之後認為，這型戰鬥機在研發階段便有幾個錯誤。T10的機翼與邊條佈局會導致渦流過早分離;機翼周圍的不穩定氣流在迎角8-10度時便會出現，導致飛機升力下降、發生抖動、橫向穩定性降低。T10的尾部結構設計沒有能夠提供有效的縱向、橫向與航向控制面。西伯利亞航空研究院的專家們研究了T10在1975-1976年進行的風洞測試結果後指出，如果不處理好上述問題，開發出來的不會是一款高機動性戰鬥機。
位於烏克蘭盧甘斯克一個博物館裡的T10-10
對蘇-27項目進行徹底修改已迫在眉睫。米哈伊爾·西蒙諾夫是進行修改的堅定支持者，但是航空工業部的領導卻有不同的意見。蘇霍伊設計局的總設計師伊萬諾夫對於冒風險徹底修改蘇-27設計也並不熱衷。因此，第一批蘇-27按照最初的氣動佈局生產並測試。T10-1和T10-3的飛行測試結果證實了西伯利亞航空研究院(SibNIA)空氣動力學專家的質疑。為了補償在大迎角條件下由於垂直安定面效率下降導致的航向穩定性下降，第一批原型機根據茹科夫斯基中央空氣流體力學研究院(TsAGI)的建議在機翼上表面安裝了擾流條。但是這個擾流條降低了機體的升力，並削弱了邊條帶來的性能提升(這個導流條在其他機型上並不常見，與翼刀從用途上也並不相似)。
對T10的測試也顯示這型戰機的性能並沒有達到預定目標。首先實際航程與設計航程的差距就超過了20%。蘇霍伊設計局總設計師向航空工業部報告說造成T10性能達不到預期指標的主要原因有兩個。第一，航電開發者沒有能夠實現設計指標中的重量要求，航電系統超重了幾百千克，自然導致飛機總重增加，限制了飛機的機動性，降低了航程;第二，發動機的耗油率也同樣沒有達到設計指標的要求。但是當後來發現最初指定的發動機耗油率指標太高，不易達到，便進行了調整，第二個問題也就不存在了。儘管測試與研究顯示T10的缺陷非常明顯，葉甫根尼伊萬諾夫依然希望通過細微的調整、增加燃油儲存等措施來完善T10。然而，米哈伊爾·西蒙諾夫卻一直努力推動飛機的全面重新設計，從1976年-1977年開始他的下屬便和西伯利亞航空研究院(SibNIA)的科學家們一起設計研發一個新的氣動佈局並在風洞中對新佈局進行測試，這個新的氣動佈局解決了之前佈局中的大量缺陷。在西蒙諾夫(他於1979年調到航空工業部工作，並在1983年回到蘇霍伊設計局任總設計師)的堅持與勸說下，航空工業部的領導層決定冒險對T10進行徹底的修改。後來證明這一決定非常正確，即使在過了30多年的今天，按照這一決定進行修改後的生產出來的戰機依然被認為是世界上最好的戰鬥機之一。憑藉著蘇-27，蘇霍伊設計局確立了其世界航空工業領先者的聲譽，忠實地保持了從不交付一架平庸的飛機的傳統。
從T10到T10S
採用新的佈局的戰鬥機編號是T10S，全面的設計工作於1979年展開。最初是由蘇霍伊設計局與和西伯利亞航空研究院(SibNIA)(在SibNIA的工作由技術科學副博士斯坦尼斯拉夫·卡沙弗特季諾夫領導)設計一個戰鬥機方案，嘗試去解決第一版T10的各種缺陷，達到設計指標的要求，從而確定對原始佈局的修改方案。隨著他們工作的不斷深入，T10S與T10之間的差別日益明顯。最終設計師們設計出的是一款全新的飛機。米哈伊爾·西蒙諾夫開玩笑說：T10S和T10只有主起落架與彈射座椅是一樣的。但是蘇霍伊本人為蘇-27確定的包括整體氣動佈局、重心相對靠後的靜不穩定設計、電傳操縱系統、採用機腹進氣道以及獨立發動機吊艙等設計得到了保留。
在風洞中進行測試的T10-21(T10S)縮比模型
T10S在平面圖上的改變
T10S的全新機翼擁有直線前緣、氣動扭轉以及從新設計的前邊條。原來的卵形翼尖迴歸傳統的固定前緣後掠角的梯形翼尖並安裝了空空導彈掛架，這樣的設計不用再使用T10上的翼尖的防震顫配重，也使載彈量從8枚導彈提升到了10枚。機翼面積從59.4m2提升到了62m2，機翼的增升裝置也發生很大的變化，副翼與襟翼被一個統一的控制面襟副翼取代，機翼前緣安裝了前緣襟翼(T10的機翼前緣沒有安裝增升裝置)，襟副翼與前緣襟翼的自適應調整模式確保戰機實現了最初概念設計中的飛行性能包線。機體的升力特性通過使用新的機翼與邊條獲得了提升，同時同時能在正迎角下保持負的俯仰力矩，可用迎角範圍也獲得提升，保證了良好的穩定性，避免了抖動。
T10的進化
為了減小阻力，機體的前部被重新設計：座艙附近機體的橫截面積減小，座艙蓋最大橫截面積減少同時也向後移動了一些，增加機體前部第一個油箱附近的橫截面積了。尾椎和機體之間引入了佔據尾椎的全部長度過渡段，同時減少了尾椎的橫截面積，尾椎形梁的佈局進行了更改，末端變為圓柱形，併成為後油箱的一部分。這樣，內部油箱的載油量提升到了9.4t。機身下的發動機吊艙也經過修型，在減輕了重量的同時也適配了上置附件機匣的AL-31F發動機(T10-3與T10-4安裝的是下置附件機匣的的AL-31F發動機)。在進氣道總體氣動佈局保持不變的情況下，在進氣道的下表面加裝了輔助進氣門，在進氣道內增加了防止外來物破壞(FOD)系統，這個系統可以在滑行、起飛滑跑階段放下防護格柵，阻止外來物通過進氣道進入發動機。
攜帶10枚導彈的T10-17
為了通過提升控制面的效率來提升航向與橫向的穩定性，T10S的尾翼進行了重新設計。垂直尾翼以更大的間距安裝在發動機吊艙外側的承力樑上，這是利用機翼與邊條形成的渦系的最佳位置。通過這些措施，T10S在大迎角和大側滑角時的航向穩定性與操縱性得到了改善。T10S還安裝了腹鰭來增加航向穩定性與抗尾旋性能。將尾部控制面安裝在尾部承力樑上擴大了水平安定面與垂直安定面的面積，同時也使控制面的動作執行機構能夠安裝的更加靠後。水平尾翼的形狀也有了改變，由於執行機構位置的改變，水平尾翼的轉動軸位置也發生改變，改善了水平尾翼的振顫性能，設計人員不再需要安裝防振顫配重。T10上以主起落架艙艙門作為主減速板，但是會導致水平尾翼振動，在T10S上被座艙後的大型減速板替代。
起落架也進行了從新設計：主起落架主支柱可以旋轉，這樣就可以讓主起落架機輪旋轉後收入中央翼部分，不再需要摺疊結構。這一舉措也減小了主起落架艙附近的升力體機身的橫截面積。前起落架進行了加強並且後移，這樣能獲得更好的滑行性能，避免前起落架捲起外來物在滑行、起飛滑跑階段毀壞發動機。戰機佈局的改變，使飛機的最大橫截面積減少了15%，跨音速、超音速速度區間飛行時空氣阻力降低18-20%。由於機體的升力特性提高，再加上航向與橫向穩定性與三個操縱通道內操縱性的提升，使戰機獲得了優異的機動性，尤其是在大迎角情況下的機動性能，同時航程也達到了設計指標。
試飛
1980年，當新佈局的原型機的組裝工作在庫隆機械廠展開時，阿穆爾-共青城的製造廠已經快要完成預生產批次飛機的生產。這批飛機的設計已經確定，動力還是AL-21F-3AI發動機，可以算是T10-1與T10-2原型機的複製品，唯一的不同就是它們的安裝了T10-3原型機的傾斜垂尾。這批飛機和未來的蘇-27(也就是T10S)相似的地方非常少，決定不取消這批預生產型是為了利用這批飛機在生產第一架T10S的同時調試火控系統，儘可能多的測試機載設備，同時完成試飛計劃的初始階段。從而最大程度的彌補為了生產新佈局戰機而改造生產線所耽誤的時間。編號為T10-5的第一架預生產型飛機在1980年7月下線，接下來在這一年中T10-6和T10-9(編號7和8指定給了第一批T10S)也製造完成。1981年，共青城廠又生產了另外兩架飛機-T10-10和T10-11，這5架原型機統稱為蘇-27-T10-5型，以把他們和未來將要製造的飛機區別開來。到1982年，共生產了9架初始佈局的飛機，包括一架靜力試驗機。
蘇霍伊在1981年早些時候完成了T10S編號為T10-7(或者T10S-1)的首架原型機的組裝，1981年4月這架飛機由試飛員弗拉基米爾·伊留申操縱實現了首飛。同樣是在1981年，T10S的靜力機(T10-8，也稱作T10S-0)與第二架新佈局的原型機也投入生產。從1981年開始，蘇-27項目改由阿列克謝·克內舍夫領導，他自那以後一直是這型飛機的總設計師。T10-7與T10-12兩架飛機被用來確定新佈局飛機的主要飛行性能，包括穩定性與操縱性，同時也要測試上置附件機匣的新發動機。然而這兩架飛機都沒有飛行太久。1981年9月3日。T10-7因為燃油系統故障而損失。飛行員弗拉基米爾·伊留申不得不跳傘離機，油箱幾乎空掉的T10-7墜毀在地面炸成一團火球。1981年12月23日，T10-12從最大速度減速時進行進入了不可控制的側滑而墜毀。飛機前部遭到破壞導致這架飛機撞向地面，試飛員亞歷山大·科馬羅夫在事故中犧牲。
由於殘骸損毀嚴重，完全搞清楚事故原因非常困難。但是在1983年，蘇霍伊試飛員尼古拉·薩多夫尼科夫在試飛第一批生產型蘇-27當中的T10-17是遇到了類似的情況。在低空高速平飛時，薩多夫尼科夫的戰機的前緣襟翼和部分機翼損壞，殘骸打壞了垂直安定面，但是在飛行員的高超技巧(薩多夫尼科夫後來被授予蘇聯英雄稱號，並創下多個世界紀錄)的控制下，這一架次的飛行沒有變成一場事故。尼古拉·薩多夫尼科夫駕駛著這架失去了大部分機翼、只剩下部分垂直尾翼的的飛機平安降落，為研製人員提供了寶貴的信息，幫助他們查找問題。後來發現幾起事故的原因是錯誤計算了自適應前緣襟翼在特定飛行模式下所產生的鉸鏈力矩的。設計局採取措施重新進行設計，新設計修改了機身與機翼的加固方式，採用了面積更小的自適應前緣襟翼。
試飛中的T10-17
1982年，阿穆爾-共青城廠製造的第一批新佈局原型機：T10-15(後來改裝成為P-42紀錄飛機)、T10-16、以及前文提到過的T10-17投入試飛。第一批次的蘇-27在1982年的6月2日首飛。第二年，共青城廠又生產了另外9架戰鬥機，分別是T10-18、T10-20、T10-21、T10-22、T10-23、T10-24、T10-25、T10-26和T10-27，這批飛機針對之前事故的調查結果對機體前部和機翼進行了修改、加強，主要進行蘇-27的國家聯合試飛。對於已經生產出來的飛機，安裝了附加的補強板，對於那些還在製造中的飛機，蒙皮與結構構件得到增強。尾椎的的形狀也進行了修改，取消了之前設計的尾部配重。座艙蓋的活動部分改為向上向後移動(之前是向後滑動)。為了容納干擾彈發射器，增加了尾椎和發動機吊艙間的過渡部分的長度和高度。翼尖也可以用電子對抗系統吊艙替換空空導彈發射滑軌。
1984年，第一批蘇-27加入蘇聯空軍服役，到第二年年末，有近百架戰機生產下線，大量的空軍與防空軍部隊換裝新的戰鬥機。蘇-27的國家聯合試飛在上世紀80年代中期結束。測試的結果證明蘇-27是一架非常優秀的戰鬥機，機動性、航程、作戰效能都無“機”能出其右。然而，一些機載航電設備還需要在國家聯合試飛之後按照專門的流程進行補充試飛。在補充試飛完成後，1990年，蘇-27戰機正式加入蘇聯空軍與防空軍的航空兵作戰序列。
T10-33
蘇-27戰機與蘇聯其他現役戰機無論是飛行性能、火控系統、導航系統還是其他設備上均有較大差別，因此需要設計蘇-27UB這種雙座戰鬥教練機版本。蘇-27UB完全保留了單座型號的航電與武器系統，是一款與單座型同樣有效的作戰飛機。而且，考慮到蘇-27戰機的載油量與航程，有兩名機組成員相互配合在很多情況下作戰效果更好。
蘇霍伊設計局在上世紀70年代末新佈局的蘇-27還沒有開始測試便開始設計蘇-27UB(設計局代號：T10U)。研製人員既要保證單座型與雙座型在航電上的通用性，也要保證雙座型擁有單座型優秀的飛行性能。1980年，雙座型的設計完成。蘇-27UB的氣動佈局與單座型大體一致。設計上的主要區別是機體前部結構要整合串列雙座座艙，增大了垂尾面積以保持航向穩定性。為了給後座飛行員提供良好的視野，座艙後部相對前部抬升了一點。座艙採用了一個向後上方旋轉打開的整體艙蓋，方便操作，保證彈射的安全性。這種後座高於前座的佈局要求修改前部油箱與中央翼上方的機體，使戰機呈現一種後背隆起的外形，這樣的話前起落架與前起落架艙佈局保持不變，後座艙下方還可佈置兩個電子設備艙，而戰機的載油量沒有減少，機身長度也沒有增加。雙座型的垂尾在單座型的垂尾基礎上加高了420mm，每個垂尾面積也增加了1.55m2。
雙座的T10U原型機
蘇-27的41項紀錄
1986年年末，媒體報道了蘇聯新飛機——P-42創造的爬升率新紀錄。1986年10月27日，飛行員維克多·普加喬夫創造了25.4s爬升到3000m的紀錄，而10月15日他剛剛分別在37.1s，47.0s和58.1s內爬升到6000m，9000m和12000m，以2s的優勢打破了由美國飛行員史密斯駕駛F-15創造並保持了十年的爬升記錄。創下這一紀錄的飛機分類為噴氣機以及12~16t的勤務飛機，這樣的分類讓富有經驗的航空專家感到十分驚訝，很快他們就意識到P-42背後隱藏著蘇聯新型戰鬥機蘇-27。問題是20t級的飛機無論如何不會歸類到16t及以下飛機的行列。國際航空聯合會公佈的信息顯示P-42的起飛重量是14，100kg，這比蘇-27的空重還要輕了2t，這麼做的原因很簡單：為了創造紀錄。蘇霍伊設計局領導層決定用蘇-27的第一批原型機中剛剛完成測試的T10-15來進行改裝。總設計師米哈伊爾·西蒙諾夫稱，這架飛機不同尋常的編號是由於以下原因：“P-42是為了紀念偉大的衛國戰爭的轉折點——1942年的斯大林格勒戰役。在那場保衛家園的戰役中，蘇聯的航空工業扮演了極為重要的角色。“這架飛機拆除了火控系統以達到設計要求的重量。除此以外，縮短了尾椎，減小了垂尾的面積，拆除了減速傘和腹鰭，固定了機翼的增升裝置，更換了一個更輕的金屬雷達罩，並採取了其他一些措施來減輕重量。每次進行創紀錄的飛行時，飛機的油箱中的燃油十分有限，只夠完成起飛、完成科目、降落而已。設計師還嘗試給發動機增加推力，每臺發動機增加了超過1000kg的推力(國際航空聯合會的記錄中發動機是R32，推力是13.6t)。這些措施讓飛機在起飛的時候推重比達到了2，P-42在垂直爬升狀態中可以持續加速至突破音障。
創造紀錄的P-42機
然而，這架飛機強大的推重比帶來了一個獨特的問題：P-42的剎車無法在發動機開啟加力的情況下保持住飛機的位置。因此，因此採用了一個非常巧妙的解決辦法：把飛機用鋼索和電鎖連接到大功率牽引車上，牽引車通過裝甲板來避免飛機發動機尾流的影響。起飛前，牽引車駛上跑道，用自己的重量穩住飛機，防止飛機提前移動。到了預定的起飛時間，電鎖將切斷纜繩和飛機的連接，攝像機和秒錶啟動，P-42衝刺起飛去創造新的世界紀錄。P-42飛機創造紀錄的準備工作是由主管工程師(後來的項目總設計師)馬爾基羅索夫領導的。1987年3月10號， 試飛員薩多夫尼科夫駕駛的P-42把9km和12km的爬升紀錄提高了3s，分別是44.2s和55.5s。第二天，P-42的強大推重比使其得以跨入短距起降飛機行列，飛機爬升到3km，12km和15km的耗時分別是25.4s，57.4s和75.7s。1987年6月10號，P-42創造了短距離起降飛機19335米的平飛紀錄。最後的一次的官方紀錄是由普加喬夫創造的，他駕駛P-42攜帶1t載荷在81.7s爬升到15000米。這架飛機在1986-1988年之間共創造了27項世界紀錄，普加喬夫、薩多夫尼科夫、佐伊和弗拉羅夫獲得了世界紀錄創造者證書。
爬升中的P-42
開始服役
1984年蘇-27開始交付作戰部隊。還在研製階段的時候，就決定這架戰機會服役於兩個類型的作戰航空兵部隊——空軍和國土防空軍。也就是說，空軍戰術航空兵和國土防空軍戰鬥機部隊將會使用完全相同的飛機。值得一提的是，蘇聯在蘇-27之前的戰機大多數只有一個主人，比如說米格-21只在空軍服役，而蘇-9、蘇-11、蘇-15、Tu-128與米格-25P只在防空軍服役。米格-23是唯一一款同時在空軍和國土防空軍服役的戰鬥機。但是，國土防空軍所裝備的米格-23P是特殊版本，在火控系統和武器配置上和空軍的米格-23M有著很大的不同。這種情況持續到1980年代，當時米格-29戰術戰鬥機開始進入空軍服役，而國土防空軍則裝備了米格-31截擊機。因此，蘇-27成為第一款能夠同時勝任空軍的戰術戰鬥機任務以及防空軍的截擊機任務的戰機。能夠勝任的原因是蘇-27擁有良好的飛行性能、強大的火控系統以及先進的武器。在空軍服役的蘇-27被稱為蘇-27S，在國土防空軍服役的被稱為蘇-27P，很多資料認為蘇-27S與蘇-27P完全一樣，只不過分別被國防部不同委員會採購。但還有一些資料顯示，裝備不同軍種的蘇-27還是有區別的，主要集中在航電系統上，國土防空軍的蘇-27P針對國土防空軍的空氣-IA自動截擊系統裝有配套的機載設備。但是1998年兩個軍種合併後，蘇-27P和蘇-27S是否經過統一化的改裝不得而知。
蘇-27S在基爾普-雅芙爾空軍基地(科拉半島)
按照計劃，國土防空軍在遠東的戰鬥機部隊將是第一批改裝蘇-27的部隊，因為蘇-27戰鬥機的生產線就在這裡，這樣就能及時發現並解決新戰機剛剛服役時不可避免會出現的各種問題。但是依照傳統，空軍和國土防空軍的飛行人員戰鬥使用和改裝訓練中心(CEPRC)也會最先裝備新型戰鬥機，為飛機的操作與戰鬥部署編寫教材，並對改裝新機的飛行員進行培訓。因此蘇-27在進入作戰航空兵團服役前先來到利佩茨克基地的空軍飛行人員戰鬥使用和改裝訓練中心和薩瓦斯列依卡基地的國土防空軍飛行人員戰鬥使用和改裝訓練中心。到1990年，這些中心各擁有15到16架飛機。還有一支部隊也先於作戰部隊裝備蘇-27，即位於克里斯諾達爾基地的紅旗高級聯合飛行技術學校。
根據歐洲常規武裝力量條約框架下的數據交換協議提供的數據，在1990年年末，蘇聯在它的歐洲部分部署了367架蘇-27，其中空軍138架，國土防空軍229架。在波蘭部署有兩個空軍蘇-27團，分別位於克柳切夫基地和霍伊娜基地;在烏克蘭部署有一個空軍蘇-27團，位於米格爾羅德基地。在庫賓卡空軍基地的合成航空兵團也有一個大隊裝備蘇-27。1991年，以這個大隊為基礎組建了俄羅斯勇士飛行表演隊，而庫賓卡的這個合成航空兵團後來改組成了以空軍元帥闊日杜布命名的飛機展示中心。國土防空軍的列寧格勒獨立集團軍，阿爾漢格爾斯克獨立集團軍和第比利斯獨立集團軍各擁有兩個蘇-27航空兵團(分別部署在瓦伊涅傑、尼溫斯科耶、基爾普-雅芙爾、羅加喬沃、克雷姆斯克和古達烏塔這六個空軍基地)。根據國外相關資料估計，上世紀90年代初期俄軍裝備有差不多600架蘇-27S(這個數字中除了部署在蘇聯的歐洲地區的蘇-27的單座型，也包括蘇-27UB雙座戰鬥教練機以及部署在烏拉爾以東地區的的蘇-27)。
蘇-27P雙機
蘇聯解體伴隨著華沙條約解除，導致空軍以及國土防空軍的一些部隊重新部署或者解散，這其中也包括一些裝備蘇-27的部隊。除此以外，還有大約100架飛機被遺留在原先的蘇聯加盟共和國烏克蘭和白俄羅斯。在1992年的夏天，原先的蘇聯空軍部隊離開了波蘭。根據國外相關資料分析，在1996年年初，俄羅斯空軍部隊裝備有130架蘇-27S，大約還有300架在國土防空軍。除此之外還有24架蘇-27K艦載機部署在海軍的北方艦隊，還有一部分岸基航空兵部隊裝備蘇-27S。
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