概述
1982年6月9日，以色列空军突袭贝卡谷地，在战斗中，叙利亚空军的苏制米格-21、米格-23战机被以色列空军装备的美制F-15A“鹰”式和F-16A“战隼”等型战机打得落花流水。空战的结局使苏制战机的性能被打上了问号。叙利亚人在战后直言不讳地抱怨苏制飞机和导弹的性能低劣是其战败的主要原因。
同一时期，在远东地区与美国人进行的几次较量中，前苏联防空部队的表现也只是差强人意。号称世界上第一种装有不受地面背景于扰下对空中目标进行搜索和跟踪雷达并用远程导弹作战的米格-23，和防空军主力截击机——苏-15/21在针对美国入侵军用飞机的拦截作战中根本毫无优势可言。
即便是前国土防空军总司令耶夫根尼·萨维茨基元帅寄予厚望的“形象工程”，世界上首屈一指的迷你空中防御指挥中心米格-31型远程双座截击机，也因为配套设施不完善而未发挥应有的作用。
力量的天平眼看着逐渐倒向了西方的一边，接下来发生的事情则更让人担心。苏军总参军事情报部关于美国战略空军和海军开始大量装备具有精确打击能力的“战斧”巡航导弹的消息不断传来，这一技术兵器的作战方式是全新的，既不同于传统的轰炸机和攻击机也不同于弹道导弹。
这种能够从空中、水面和水下发射的远程高亚音速导弹能够以超低空掠袭方式对敌方纵深目标进行精确打击。这一新式武器的出现更加使得莫斯科感到如芒在背。
前苏联航空工业部部长兼航空兵器发展委员会主席卡扎科夫在那一时期几乎每天都要接到克里姆林宫的电话：“党和国家为发展航空工业提供了你们所需要的一切，现在美国飞机却像刚被割去子孙根的公牛一样在我们的天空横冲直撞，真是岂有此理”！国家和军队的领导人催促着航空工业部门尽快拿出新飞机来。
1983年，第一批米格-29试装备空军航空兵部队，第二年首批苏-27试装备空军，三年后国土防空军驻远东捷姆吉基地的航空兵部队开始接收苏-27飞机（苏-27于1985年完成国家联合试飞）。
最高统帅部希望用这两种新型战斗机取代日益陈旧的米格-23和苏-15/21而成为未来空军和防空部队的主战装备。相对于米格-29，技术更为先进、性能更为强悍的苏-27更受到空军前线航空兵飞行员们的欢迎。
苏军飞行员在美军威力强大F-15阴影下活动的日子终于结束了，红色帝国的捍卫者们在苦等了近10年之后终于有了能够克敌制胜的利器。然而，一直到1985年末才有相对较少的苏-27在科拉、佩宁苏拉的一些基地飞行，很显然它们主要是用于鉴定和发展工作。
从1986年开始，越来越多的苏-27装备空军前线航空兵，但依然有抱怨说装备的飞机数量太少。甚至出现了飞行员为了能驾驶苏-27而主动要求调往偏远地区战备机场的情况。
与发生在空军部队的情况相反，苏-27在装备国土防空军的过程中屡屡出现问题。作为前苏联第一种装有电传操纵系统（四余度）的飞机，其高度综合化的机载火控系统是飞行员们以前从未遇到过的。
由于无法掌握苏-27上的新装置，飞行员在空中打靶训练中连续失误。另外与空军有所不同，国土防空军长期以来基于国内防空作战，飞行员更习惯于依靠地面指令完成任务。
特别是飞惯了米格-25远程截击机的飞行员对于操作苏-27这样的高机动性飞机一时感到难以适应。有鉴于此，国土防空军总司令部下令推迟部队接收飞机的时间。
这一消极态度使前苏联部长会议主席一直到1990年8月23日才签发了苏-27正式装备部队的命令书（这时已经有500多架苏-27服役于前苏联军队）。
虽然如此，最高统帅部还是在一开始就做出了用苏-27同时装备空军和国土防空军的决定。这是自米格-23以来第二种同时装备空军和国土防空军的战斗机，也是苏霍伊设计局研制成功的第一种同时装备空军和防空军的战机。
而且，装备两个军种的苏-27均为同一机型，没对飞机做任何特别的改动。相比之下装备空军和装备防空军的米格-23在火控系统和武器配置方面都有着很大区别。
在前苏联的军事体制中，国土防空军是独立于空军之外的一个军种，专门负责国家的国土防空和要地保护之重责大任。这支部队除了装备有数量庞大型号繁多的地空导弹和高射枪炮等防空武器外，还配备有大量的防空截击机和歼击机。
在大多数情况下，国土防空军受重视程度甚至超过用于进攻的空军，拥有单独发展作战飞机的权利。由于和空军是竞争者的关系，国土防空军更愿意使用他们“自己”的飞机。
当前苏联空军开始装备米格-21前线战斗机的时候，国土防空军则着手苏-9截击机的接收工作，尽管总的来说这两种飞机在性能上没什么大的区别。
西方国家曾经在很长一段时间里搞不懂前苏联这种“劳民伤财”的做法，如果说是因为国土面积过于广大而特别开发出图-28/128这一类的大型截击机，那么米格-21和苏-9/11、米格-23和苏-15/21这样的“重复建设”就显得没有必要，相比之下美国空军和海军航空兵的争执似乎还有一定道理可言。
这种情况一直持续到八十年代，空军装备了米格-29战斗机而防空军则装备有米格-31截击机。苏-27则成为四代（俄标）战机中唯一一种能够有效完成空军前线战斗机和国土防空军截击战斗机任务的飞机。
新的起点
“没有一只雄鹰能飞到第聂伯河的中间”，这句话是俄罗斯作家果戈里在一首抒情诗中为赞美第聂伯河的宽广而作的。
前苏联的飞行员在驾驶米格-29之后把这首诗改成：“没有一架米格飞机能够飞到第聂伯河的中间”，米格局的设计师们在设计这一机型时为了飞机的机动敏捷性而牺牲了飞机的燃油携带量，米格-31的情况则相反，为增大飞机的燃油携带量使飞机的机动敏捷性大为降低。
特别是前苏联的电子科技落后于美国，其自行研制的R-33超远程空空导弹性能很不稳定。这样在与美国F-15一类的大型空中优势战斗机相遇时，米格-31几乎毫无胜算可言
第一批苏-27出厂后不久，当时的航空工业部部长伊万·西拉耶夫和航空工业部副部长兼苏霍伊设计局总设计师米哈伊尔·彼得洛维奇·西蒙诺夫以及苏-27项目总设计师科尔钦和柯内舍夫被国土防空军航空兵司令N·I·莫斯科维杰列夫上将和空军副总司令叶夫列莫夫上将召到萨瓦斯列依卡的空军飞行员战斗使用和改装训练中心。
他们在总结了70年代以来苏制战斗机与西方战斗机进行的历次空战经验教训后得出了一致结论，目前的重型远程截击机已经不能应付现在和未来的美国战斗机所带来的威胁，必须为国上防空军研制一种更加灵活机动的远程截击战斗机！
1986年4月，设计师叶梅利亚诺夫和武器系统设计师维克多·加卢什科接到一项研制任务，在现有的苏-27的基础上研制一种全新的远程截击战斗机。对于新型截击机的要求是接近米格-31的航程和不低于现有苏-27的机动敏捷性。
之前维克多·加卢什科正在积极准备苏-27M也就是后来的苏-35/37的研制，这一型号的飞机是具备对空中和地面目标的精确探测和打击能力的，而且一开始就计划用相控阵雷达装备这一型号。新的截击机也被要求安装新型雷达，但不要求多功能。设计小组被告之重点是增加飞机的留空时间以及飞机对空中目标的侦测和截获能力。
设计小组将在一架单座的苏-27和一架双座的苏-27UB教练战斗机上进行改进工作，包括为这两架飞机改装空中受油探头在内的所有工作被要求在很短的时间内完成。莫斯科试验牛产厂负责飞机的改装任务，后来这一任务被转移到远东地区。
经过改进后的单座机被称为苏-27P，双座的苏-27UB被改造成为苏-27PU。从外表上来看飞机的改动不是很大，这是因为在设计中并没有采用简单的固定式受油探管，而是一种装置在风档下面左侧的位置可以完全收起的探管。
当受油管收起时部分可以被整流舱盖遮住，完全与机身的表面齐平。这一设备是由K-36弹射座椅的研制单位，位于莫斯科地区托米里诺镇的“红星”科研生产企业研制生产的，总设计师是谢维林。
飞机如需空中受油，必须放出伸缩式受油管，将其与加油机的标准加油吊舱锥套准确对接，锥套牢牢地抓住受油管之后开始进行空中压力加油。
空中加油可以由装备有标准加油吊舱的同型号飞机进行，也可由悬挂有同一吊舱的苏-24M飞机进行，还可以由伊尔-78空中加油机进行。空中加油设备使一些系统和设备不得不重新布置，最显著的是光电红外搜索跟踪装置被从中线移到风挡的右侧。
为适应长航程的飞行，飞机的座舱也进行了重新设计。为飞越前苏联辽阔的边疆和最无显著地标的地区，飞机必然需要有新的导航系统。
梅利亚诺夫领导的设计小组按照苏联民航的国际班机使用的全球定位系统、罗兰导航系统、奥米伽导航系统和飞行姿态主参考系统设计了新的导航装置，并成功加以小型化使之能够用于战斗机。为了使飞行员能够掌握并操作这一系统，先后进行了三次简化工作。
从外形上来说的另一个较大的变化是尾锥的末端位置被设计得更高，以减少大迎角着陆时擦尾的危险。截面不变的圆桶形尾锥改用更流线型的整流罩，前面变得更粗而且加长了弧形的部分，在尾锥内装置有重新设计的油箱。
1987年6月6日，试飞员萨多夫尼科夫和沃金采夫驾驶着T10U-2在国土防空军部队苏-27的护航下完成了到俄罗斯最北面的机场弗兰查·伊奥西法群岛上的格列姆·别尔机场的转场飞行。
这也是世界上最北部的供喷气式飞机起降的机场。之后又于6月16日完成了从莫斯科到阿穆尔河畔共青城的飞行，6月19日返回。
6月23日，试飞小组完成了“莫斯科-共青城-莫斯科”航线不着陆转场飞行，总航程13，440千米。在此次历时15小时42分钟的往返持久飞行中，共进行了4次空中受油，一架苏-24M和一架伊尔-78加油机先后提供了空中加油服务。
改进后的飞机被证明是可以用于执行长时间空中巡逻任务的，受油装置没有增加飞机的阻力和影响机载雷达的工作。但单座型苏-27P被认为不适合执行这一任务。这并非是飞机的问题，而是试飞员在如此长时间的飞行中感到疲惫不堪，无法保持正常状态。
加之现代空战带给飞行员的工作量很大，大航程产生的长时间留空飞行加上高机动产生的高过载，使飞行员在单独应付复杂的作战情况、机载电子综合设备和机载武器时手忙脚乱。
只有两名飞行员才能胜任一次长达10个小时的巡航飞行，这期间当一名飞行员进行休息时将由另一名飞行员负责驾驶飞机和操作雷达及火控系统。这也排除了在苏-27PU上设置一名飞行员和一名武器操纵员的方案。
设计小组决定直接在教练型座舱的某础上进行修改，新型飞机的前后座舱配置将是一样的，在长续航时间的飞行中两名飞行员在任务的任何阶段都能控制、操纵飞机或操纵雷达和武器系统。从两个座舱都能进行启动发动机、选择武器系统、输入和校正航行数据的工作并决定是否弹射跳伞
当设计小组热火朝天地投入到新型远程截击机的研制任务中时，新的问题出现了。国家和军方的一些领导更加青睐米格-31而不是苏-27PU这样更为灵活的飞机。米格-31相对苏-27PU显得笨重但航程更远，不过其机动和敏捷性完全无法与后者相比。
有一种理论认为在导弹时代刻意追求飞机的机动敏捷性是没有意义的，米格-31出色的高空高速能力能够弥补其他方面的不足，特别是该机装备的威力强大的超远程空空导弹使它根本没有必要进行近距离空战。
米格-31利用其雷达和信息网络指挥其他4架战斗机进而形成能够战斗的“防空指挥中心”的特性使某些领导人对该机始终情有独钟！
“米格-31是独一无二的也是最有效的远程截击机，没有任何必要再开发新的武器系统，我们现在应该做的事情就是更多地生产和部署米格-31而不是其他！”从克里姆林宫到国土防空军总司令部，双方的争执几乎到了白热化的地步。
作为妥协，苏-27PU被确定为米格-31重型截击机的一种补充而不是替代者。设计小组为苏-27PU设计了一套选装设备，使苏-27PU也能起到米格-31“空中防御指挥中心”的作用。但这样就破坏了原先前后舱相同便于在长时间的巡航飞行中两人分别驾驶和操纵飞机的设计思想，因为必须为后舱换装新的雷达显示器和设备才能达到使飞机作为空中指挥站的设计要求。
一直到九十年代末，没有任何一架苏-30原型机被证明装置了这一系统。此外，还计划在苏-27上挂载专门为米格-31研制的R-33半主动雷达制导远程空空导弹，这一计划也没有进行下去。
另外，原计划为苏-27PU配套研制的“豹”式雷达也被拖延，按国土防空军的要求新式雷达的性能应该优于F-15的AN/APG-63机载雷达。“豹”式雷达完全采用数字化信息处理方式，装有独创的定向缝隙天线，水平面内采用机械扫描，垂直面内采用电子控制波束。
这样雷达在方位平面可作为机械式天线工作，而在高低角平面是作为电扫描天线工作。当雷达波束进行水平机械扫描时，垂直面内电子波束的位移可以瞬时把波束发送到早先发现的目标上。
这样当进行有规律的多行扫描时，就可以保证比机械扫描的频率快2～3倍，天线也能转向早先发现的目标。这样就彻底解决了在空中跟踪状态下，提高目标位置测量准确性问题，本身也考虑到同时进行多目标攻击问题。
可保证在自由空间方位角和高低角各正负60°范围内进行扫描，对有效雷达散射截面积3平方米的空中目标迎头探测距离为80～140千米，目标后半球探测距离为50～70千米，可同时截获10个空中目标，并依次对跟踪的一个目标进行照射，引导半主动雷达制导导弹飞向目标。
由于技术和资金的问题，“豹”式雷达一直到2000年后才投入小批量生产。早期的苏-27/30飞机也没有装置缝隙天线，而是改用卡塞格伦天线。
