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苏-37多用途全天候战斗机演示机源于1977年由莫斯科苏霍伊实验设计局开发的以苏-27为基础的系列飞机，其目前正在俄罗斯空军和其他一些国家服役。该系列还包括苏-27UB、苏-30、苏-33、苏-32FN和苏-35，北约代号为“侧卫”。
超级机动性苏-37战斗机的新特点是二维推力矢量控制发动机，它可以使飞机在几乎任何高度从旋转和失速中恢复，同时还配备了全数字电传控制。
苏-37原型机的首次飞行是在1996年4月，在莫斯科航空展上公开亮相。随后在1996年范堡罗航展上进行了演示飞行。该飞机展示了新的操作，例如能够使机头持续偏离飞行方向，使机头旋转360°，并通过滚入完全不同的飞机从尾部滑动中恢复。俄国对这架飞机的资助一度被撤回，但在1999年恢复。然而，在2002年12月19日，这架现代战斗机的所有希望都破灭了。在进行垂直飞行以减速时，苏-37在六年的测试中因多次超过飞机的设计载荷而坠毁并爆裂。试飞员安全跳伞，但整个苏-37项目随后被无限期暂停，实际上结束了该项目。苏-37，这架飞机充当了先驱，为后来更具机动性的飞机铺平了道路。其技术和现代化确实使其成为新的侧卫变体，如苏-35BM侧卫-E和苏-30MKI侧卫-H等。
航电系统：苏-37驾驶舱配有四个用于战术和导航数据的液晶显示器、机载系统监视器和操作条件控制面板。飞行员有一个侧面短行程控制杆，而不是中央控制杆，一个航空电子控制手柄和应变测量（压力到油门）发动机推力控制。该飞机的航空电子设备由圣彼得堡的喀琅施塔得生产。
该飞机配备了多功能、前瞻性的NO-11M脉冲多普勒相控阵雷达，可以同时跟踪多达15个目标，并为空对空导弹提供目标指定和制导。NO-11M由Tikhomirov仪器设计科学研究所NIIP制造。还有一个后视NIIP NO-12雷达和光电火控和监视系统。还有用于地形跟踪和地形规避、测绘和多通道使用制导武器的系统。
武器系统：苏-37最多可携带14枚空对空导弹和8000公斤弹药。12个外部硬点可以携带空对空导弹、空对地导弹、炸弹、火箭和ECM（电子对抗）吊舱。该飞机配备了一门GSh-301 30毫米火炮，最大射速为每分钟1500发。
该飞机可以配备带有红外末制导的Vympel R-73E短程空对空导弹和带有主动雷达制导的RVV-AE远程空对空飞弹。R-73E（北约代号AA-11 Archer）是一种全方位近战导弹，能够在0.02公里至20公里的高度以追尾或迎头模式与目标交战，目标g载荷为12g。还可携带Vympel RVV-AE（AA-12 Adder）空对空导弹，也称为RR-77，可以拦截速度高达3600公里/小时、高度从0.02到25公里的目标。其还可以安装空对地导弹，如Kh-25（as-12 Kegler）短程导弹和带有317公斤穿透弹头的Kh-29（as-14 Kedge）。
引擎：苏-37由两台AL-31FU TVC（推力矢量控制）涡扇发动机提供动力。该发动机由柳尔卡发动机设计局（NPO Saturn）开发，是苏-27上AL-31F双轴涡扇发动机的衍生产品。模块化设计包括一个四级低压（LP）压缩机；九级高压（HP）压缩机；环形燃烧室和单级LP和HP涡轮机、加力燃烧器和混合器。每台发动机提供83.36kN的推力和142kN的加力，可沿垂直面从-15°转向+15°。
推力矢量控制完全集成到数字飞行控制系统中。TVC喷嘴可以同步偏转，也可以差动偏转，具体取决于操作。喷嘴与环形旋转接头相连，可通过两对液压千斤顶在俯仰平面内移动。推力矢量控制允许在没有迎角限制的情况下以接近零的速度进行操纵。矢量控制可以由飞行员手动操作，也可以由飞行控制系统自动操作。
苏-37全天候多用途战斗机的最高飞行速度为2440公里/小时。该战机的航程和升限分别为3700公里和18000米，重量约18500公斤。
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