Giống như MiG-25, MiG-31 Foxhound có 2 động cơ loại lớn, với cửa hút khí nằm ở dưới cánh, cánh được đặt trên lưng với tỷ lệ kích cỡ là 2.94, có 2 cánh đuôi thẳng đứng. Không giống MiG-25, nó có 2 chỗ ngồi, phía trước là phi công điều khiển bay, còn đằng sau là phi công vận hành hệ thống vũ khí.

Khung và động cơ máy bay

Cánh và khung máy bay của MiG-31 được gia cố khỏe hơn so với MiG-25, cho phép máy bay bay với vận tốc siêu âm ở độ cao thấp. Nó được trang bị động cơ tuốc bin phản lực Aviadvigatel D30-F6 lực đẩy đạt 34.000 cân Anh (cũng được mô tả như "động cơ đường vòng" vì tỷ lệ đường vòng thấp) cho phép nó đạt tốc độ tối đa mach 1.23 ở độ cao thấp. Tốc độ tới hạn trên độ cao lớn đạt Mach 2,83, nếu dùng nhiên liệu phụ trội thì tốc độ của nó vượt qua Mach 3,2, nhưng bay với tốc độ như vậy gây ra những mối đe dọa đến động cơ và khung máy bay.

Khi đưa MiG-31 vào vai trò một máy bay đánh chặn tốc độ Mach 2.8+ và duy trì thời gian đốt nhiên liệu phụ trội liên tục, sự tiêu thụ nhiên liệu của nó lớn hơn khi so sánh với các máy bay khác có nhiệm vụ khác, như Su-27. Do đó, nhiên liệu MiG-31 mang theo gấp 0.4 lần - 16,350 kg (36,050 lb) với loại nhiên liệu phản lực T-6 tỷ trọng lớn. Trên các giá treo vũ khí ngoài cũng được thiết kế để mang những thùng chứa nhiên liệu vứt được, cho phép tăng thêm 5.000 lít (1.320 gallon) nhiên liệu. Máy bay sản xuất đời sau còn có cần tiếp nhiên liệu trên không.

Dù thân máy bay đã được gia cố khỏe hơn, Foxhound chịu được một gia tốc trọng trường cực đại khi bay với vận tốc siêu âm là 5 g. Ở trọng tải chiến đấu, tải trọng trên cánh của nó ở mép và tỷ lệ lực đẩy/trọng lượng là có ích. Tuy nhiên, nó không được thiết kế cho không chiến tầm gần và lộn vòng nhanh.

Hệ thống điện tử

MiG-31 là máy bay chiến đấu đầu tiên trên thế giới được trang bị radar quét mạng pha điện tử bị động, Zaslon S-800. Tầm hoạt động tối đa của nó đối với các mục tiêu có kích thước máy bay chiến đấu xấp xỉ 200 km (125 mi), nó có thể theo dõi cùng lúc 10 mục tiêu và tấn công 4 mục tiêu trong số đó với tên lửa Vympel R-33 AA-9 'Amos'. Nó bị giới hạn về phạm vi bao phủ mục tiêu phía sau (có lẽ là do mái che radar - giống như chỗ lồi lên phía trên và giữa các động cơ. Radar tích hợp với hệ thống tìm kiếm và theo dõi bằng tia hồng ngoại (IRST) trong bộ phận có thể thò ra thụt vào dưới mũi máy bay. Một phi đội 4 chiếc MiG-31 bay tuần tra có thể bao trùm một diện tích lên tới 800x900 km, có thể thông tin với nhau qua đường truyền dữ liệu, radar kiểm soát được điều khiển bởi phi công ngồi sau.

MiG-31M, MiG-31D và MiG-31BS có một radar nâng cấp loại Zaslon-M quét mạng pha điện tử bị động (PESA) với ăng-ten lớn và phạm vi dò tìm lớn (400 km (250 mi) đối với mục tiêu có kích thước là máy bay cảnh báo và điều khiển trên không AWACS) và khả năng điều khiển tên lửa tấn công 6 mục tiêu cùng lúc cả trên không, mặt đất, mặt biển. Hệ thống đồng hồ đo được thay thế bởi màn hình hiển thị tinh thể lỏng (LCD) đa chức năng (MFDs) hiện đại. Hệ thống đối phó điện tử được nâng cấp, với hệ thống đối phó điện tử (EMC) mới ở đầu cánh.

Buồng lái

MiG-31 có 2 chỗ ngồi, ghế sau dành cho sĩ quan điều khiển radar. Cả hai khoang của phi công đều có thiết kế để điều khiển máy bay như nhau, nhưng bình thường máy bay được phi công phía trước điều khiển bay, còn phi công phía sau phụ trách radar, vũ khí. Phi công điều khiển máy bay sử dụng một cần điều khiển ở giữa và thiết bị ga ở tay trái. Buồng lái sau chỉ có tầm nhìn nhỏ từ 2 bên cạnh của vòm kính. Có những tranh cãi về sự hiện diện của WSO (Weapon Systems Operator - Sĩ quan thao tác hệ thống vũ khí) trong buồng lái sau có cải thiện năng lực của máy bay hay không, một khi sĩ quan này chỉ thực hiện thao tác trên radar và vũ khí. Điều này giảm bớt khối lượng công việc của phi công lái và tăng hiệu quả của kíp bay.

Cả hai khoang của phi công đều được trang bị ghế phóng cho phép tổ lái thoát khỏi máy bay trên bất kỳ độ cao và tốc độ nào.

Một số chương trình nâng cấp đã được thực hiện, ví dụ như phiên bản MiG-31BM đa chức năng. Nó có hệ thống điện tử nâng cấp, có thể sử dụng vũ khí mới, radar đa năng, HOTAS và màn hình LCD hiển thị đa chức năng. Chỉ có một số MiG-31 được nâng cấp lên thành tiêu chuẩn MiG-31BM[4].

Theo tuyên bố của đại tá Yuri Balyko thuộc bộ quốc phòng liên bang Nga, những nâng cấp này sẽ tăng khả năng chiến đấu của máy bay thêm vài năm nữa.[5]

Vũ khí

Vũ khí chính của MiG-31 là 4 tên lửa không đối không Vympel R-33 (NATO: AA-9 'Amos') đặt dưới bụng. R-33 tương đương với loại tên lửa AIM-54 Phoenix của hải quân Mỹ. Nó có thể được dẫn đường bằng hệ thống radar bán chủ động (SARH), hoặc bằng hệ thống dẫn đường quán tính, hoặc dẫn đường từ máy bay một nửa quãng đường sau đó chuyển sang SARH ở quãng đường cuối. Một phiên bản tiên tiến hơn là Vympel R-37 (AA-X-13 'Arrow'), nó được dùng thay thế cho loại Vympel R-33.

Những vũ khí khác bao gồm tên lửa Bisnovat R-40 (AA-6 'Acrid') cũ hơn, trước đây được triển khai trên MiG-25, và tên lửa tầm ngắn hồng ngoại Molniya R-60 (AA-8 'Aphid') hoặc Vympel R-73 (AA-11 'Archer') treo dưới cánh. Hiện nay toàn bộ phi đội MiG-31 được nâng cấp để mang tên lửa mới Vympel R-77 (AA-12 'Adder').

Không giống MiG-25, MiG-31 có một khẩu pháo bên trong, loại 23 mm GSh-6-23 6 nòng với 800 viên đạn, gắn ở trên bộ phận hạ cánh chính bên phải. GSh-6-23 có tốc độ bắn là 10.000 vòng/phút. MiG-31 đã loại bỏ khẩu pháo này và thêm vào đó giá treo tên lửa loại R-33 hoặc R-37 ở một số phiên bản.