Độ cơ động

Thiết kế căn bản của Su-27 về mặt khí động học tương tự MiG-29, nhưng lớn hơn. Đây là một loại máy bay rất lớn, và để giảm trọng lượng cấu trúc đến mức tối thiểu, nó sử dụng nhiều titanium (khoảng 30%, nhiều hơn bất kỳ một loại máy bay cùng thời). Vật liệu composite không được sử dụng. Cánh xuôi sau đi vào thân tại những diềm cánh trước và về cơ bản là kiểu cánh tam giác, dù các đầu cánh được đặt các giá treo tên lửa hay các thiết bị đối phó điện tử (ECM). Tuy nhiên Su-27 không hoàn toàn là kiểu máy bay cánh tam giác vì nó vẫn giữ các cánh đuôi ngang truyền thống, với hai cánh đuôi đứng phía trên động cơ, kết hợp với những cánh thăng bằng ở bụng để tăng khả năng ổn định mỗi bên của máy bay.

Động cơ phản lực của Su-27 là loại Lyulka AL-31F, khoảng cách giữa 2 động cơ khá lớn, vừa để an toàn vừa để đảm bảo không gián đoạn luồng khí xuyên qua những khe lấy không khí[cần dẫn nguồn]. Khoảng không giữa 2 động cơ cũng cung cấp thêm lực nâng, giảm bớt trọng tải cho cánh. Cánh của cánh quạt động cơ có thể di chuyển trong các khe hút không khí cho phép máy bay đạt tốc độ Mach 2+, và giúp duy trì luồng khí vào động cơ luôn ổn định khi máy bay đang ở góc tấn lớn. Một màn chắn ở mỗi đầu vào khe hút khí ngăn không cho các vật thể lạ bị hút vào động cơ trong khi máy bay cất cánh.

Su-27 là máy bay đầu tiên của Liên Xô có hệ thống điều khiển fly-by-wire, được phát triển dựa vào kinh nghiệm thiết kế của Sukhoi T-4 - một dự án máy bay ném bom[cần dẫn nguồn]. Kết hợp với lực ép lên cánh tương đối thấp và hệ thống điều khiển bay cơ bản mạnh, nó làm cho máy bay nhanh nhẹn một cách khác thường, máy bay vẫn có thể kiểm soát ở tốc độ rất thấp và góc đụng lớn, hoặc tắt động cơ đột ngột khi bổ nhào và thực hiện các kỹ thuật bay nhào lộn. Trong một triển lãm hàng không, Su-27 đã trình diễn một động tác bay có tên gọi Cobra - rắn hổ mang (Rắn hổ mang Pugachev) hay bay với vận tốc thấp - nói tóm tắt là máy bay bay duy trì với vận tốc thấp ở góc 120°. Lực đẩy có hướng cũng được kiểm soát (và được hoàn thiện trên Su-30MKI và Su-37), cho phép máy bay tiêm kích thực hiện những động tác quay khó liên tục gần như không theo một bán kính cố định nào, kết hợp với những động tác nhào lộn thẳng đứng trong khi máy bay đang chuyển động.

Các loại máy bay cùng thời của Mỹ như F-15 đều không có khả năng thực hiện thao tác bay “Rắn hổ mang Pugachev”. Khi xem thao tác cơ động này, các phi công Mỹ đã kinh ngạc là tại sao máy bay không bị vỡ tan trong không trung.

Phiên bản hải quân của 'Flanker' là Su-27K (hay còn gọi là Su-33), được gắn thêm cánh mũi để tăng lực nâng, giảm quãng đường cất cánh (rất quan trọng vì Su-33 được trang bị trên tàu sân bay Admiral Kuznetsov, mà tàu sân bay này lại không được trang bị máy phóng máy bay). Những cánh mũi này cũng được lắp trên một số phiên bản Su-30, Su-35 và Su-37.

Ngoài những cải tiến thêm vào để tăng tính nhanh nhẹn, Su-27 sử dụng thể tích lớn bên trong để chứa nhiên liệu, nó có sức chứa nhiên liệu rất lớn. Trong mức mang nhiên liệu cực đạt cho phép, nó có thể mang 9.400 kg (20.700 lb) nhiên liệu, trong khi bình thường nó có thể mang 5.270 kg (11.620 lb) nhiên liệu.

Vũ khí

Su-27 được trang bị vũ khí với một pháo đơn 30 mm Gryazev-Shipunov GSh-30-1 trong mạn phải thân máy bay, và có tới 10 điểm treo tên lửa và các vũ khí khác. Tên lửa trang bị tiêu chuẩn của Su-27 cho không chiến là Vympel R-73 (AA-11 Archer), Vympel R-27 (AA-10 'Alamo'), sau này là các kiểu tên lửa được mở rộng tầm bay và hệ thống dẫn đường bằng tia hồng ngoại. Những phiên bản Flanker hiện đại (như Su-30, Su-35, Su-37) có thể mang tên lửa Vympel R-77 (AA-12 Adder).

Máy tính trên khoang của Su-27 lại ngang bằng về hiệu suất và bộ nhớ so với F-15 của Mỹ. Nhưng máy tính của Su-27 hiệu quả hơn khi giải quyết các bài toán điều khiển máy bay và hỏa lực, đó là nhờ trình độ rất cao của các chuyên gia lập trình Nga.

Su-27 có hệ thống hiển thị trước buồng lái (HUD) và hệ thống hiển thị ngắm bắn trên mũ của phi công kết nối với nhau, và chúng tương thích với tên lửa R-73, sự nhanh nhẹn cùng các yếu tố khác đã làm Su-27 trở thành một trong số máy bay không chiến tầm gần tốt nhất thế giới. Radar ban đầu được trang bị là Phazotron N-001 (NATO 'Slot Back'), là một radar xung doppler khả năng theo dõi trong khi đang quét, nhưng bộ xử lý của nó tương đối cổ, làm cho nó trở nên dễ dàng bị tổn thương với những báo động sai và mù mục tiêu. Su-30 và Su-35 có radar cao cấp có tầm quét lớn hơn là Phazotron 'Bars' N-011M, với một hệ thống điện tử quét mạng bị động rất nhạy, cải thiện tầm quét, có thể theo dõi nhiều mục tiêu cùng lúc.

Radar là một vấn đề phát triển chính cho Su-27. Nhu cầu ban đầu của Liên Xô rất tham vọng, họ yêu cầu một radar có khả năng giao chiến được với nhiều mục tiêu, có thể phát hiện và theo dõi mục tiêu là những máy bay ném bom từ khoảng cách 200 km (những mục tiêu có diện tích phản xạ sóng radar RCS là 16 m², đó là những máy bay ném bom đối thủ của Tu-16). Những điều này vượt xa so với tầm tìm kiếm của radar APG-63 trang bị cho F-15 (khoảng 180 km đối với những mục tiêu có RCS là 100 m²) và nói chung có thể so sánh được với radar mảng pha Zaslon nặng 1 tấn sử dụng trên MiG-31.

Để đạt được điều này với một trọng lượng hợp lý, đội thiết kế đã tính toán radar sử dụng kỹ thuật quét điện tử cho độ cao và quét bằng cơ khí cho góc phương vị. Không may, thiết kế này đòi hỏi quá nhiều các thiết bị tinh vi hiện đại mà công nghiệp vi điện tử của Liên Xô trong thập niên 1970 chưa đạt được, do đó vào năm 1982, chương trình Myesch gốc phải hủy bỏ và một mảng ăng-ten thay thế ít năng lực hơn đã được lựa chọn. Để bù đắp cho thời gian đã lãng phí, nhiều công nghệ hoàn thiện từ radar N019 Topaz bao gồm một phiên bản mở rộng của mảng ăngten gương kép (cassegraine) quay trên MiG-29 đã được sử dụng, và do đó sản phẩm radar N001 chia sẻ bộ xử lý tín hiệu số TS100 cũng được sử dụng trên radar N019 Topaz, trong khi N001V, mẫu kế thừa của N001 dùng chung bộ xử lý tín hiệu số với N019M, mẫu kế thừa của N019. Radar chỉ đạt được tầm dò tìm là 140 km với những mục tiêu có kích thước như Tu-16, và chỉ có khả năng phát hiện và theo dõi trên một mục tiêu. Dù vậy, radar vào lúc đầu vẫn được chấp nhận về độ tin cậy và điều này đã giúp N001 được trang bị cho máy bay tiêm kích, nửa thập niên sau khi chiếc Su-27 đầu tiên đi vào hoạt động năm 1986.

Seri radar N001 đầu tiên, Tikhomirov (NIIR) N001 (NATO 'Slot Back'), là một thiết bị xung Doppler với khả năng theo dõi trong khi quét, nhưng bộ xử lý của nó tương đối cũ, khiến nó dễ tạo báo động nhầm và điểm mù lớn, cũng như khó sử dụng. Trong những năm sau đó, dưới sự phát triển của tổng công trình sư thiết kế radar N001 là Giáo sư Viktor Konstantinovitch Grishin, radar N001 đã được nâng cấp nhiều lần, với các phiên bản N001V, N001VE, N001VEP, tất cả những phiên bản này đều đã được trang bị cho các máy bay, bao gồm cả phiên bản xuất khẩu của Su-27. Giáo sư V.K. Grishin là tổng công trình sư của radar mảng pha bị động Zalson S-800 trên MiG-31, và những kinh nghiệm này sau đó đã góp phần vào việc thiết kế các radar mảng pha thay thế cho seri N001.

Hiển nhiên rằng không có nhiều lý do cho bất kỳ cải tiến quan trọng nào cho seri radar N001 nữa, vì máy bay Su-30 và Su-35/37 đã được trang bị radar Tikhomirov (NIIR) 'Bars' (Panther) N011M cao cấp với quét mảng pha điện tử bị động, tăng tầm hoạt động, phát hiện và theo dõi nhiều mục tiêu, và rất nhạy. Radar Bars (Panther) được lên kế hoạch sẽ bị thay thế bởi một mẫu còn hiện đại và cao cấp hơn, đó là radar mảng pha Irbis (Snow leopard)-E trong tương lai gần. Radar Irbis-E có khả năng rất mạnh, có thể theo dõi mục tiêu có RCS 3 m² (cỡ máy bay F-16) ở tầm 400 km và mục tiêu có RCS 0.01 m² (cỡ máy bay tàng hình) ở tầm 90 km. Đối thủ của Tikhomirov (NIIR) là Phazotron (NIIP) cũng đã giới thiệu mẫu radar tương tự với quét mảng điện tử bị động.

Su-27 có 1 hệ thống tìm kiếm và theo dõi bằng tia hồng ngoại (IRST) ở phía trước buồng lái hay còn được gọi là "con ngươi", nó cũng được kết nối với hệ thống kính trắc viễn laser. Hệ thống này có thể được nối với radar, hay sử dụng độc lập cho hoạt động tấn công "lén lút" với tên lửa hồng ngoại (như R-73 và R-27T/ET). Nó cũng điều khiển pháo, cung cấp sự chính xác tốt hơn so với một radar ngắm bắn. Thậm chí, hệ thống này cho phép Su-27 có khả năng phát hiện và giao chiến với các loại máy bay tàng hình như F-22, F-35 từ cự ly tới vài chục km (máy bay tàng hình được thiết kế để có mức độ bộc lộ trước radar rất thấp, nhưng chúng vẫn phát ra tia hồng ngoại như máy bay thường do đều phải sử dụng động cơ phản lực tỏa ra nhiều nhiệt). Tiêu biểu là các hệ thống OLS-30 (trang bị trên Su-30MKK), OLS-35 (trang bị trên Su-35) đã đạt tầm phát hiện máy bay địch tới 90 km, trong khi hệ thống mới hơn (OLS-50M) được phát triển từ năm 2010 có cự ly phát hiện còn cao hơn nữa, có thể tới 150 km. Với tín hiệu hồng ngoại thu được cùng tên lửa "bắn và quên" (như R-73), Su-27 có thể nhắm bắn máy bay tàng hình từ cự ly khá xa, bất kể việc máy bay địch có bị phát hiện trên radar hay không.