蘇霍伊的另類五代機解決方案：前掠翼設計機動性超強
S-37是一種重型戰鬥機的技術驗證機，採用靜態不穩定近距耦合鴨式前掠翼布局，能在很寬的速度範圍內能實現最大攻角120度的「眼鏡蛇」機動，從最小可控速度一直到超過1馬赫。
S-37使用的複合材料重量占空重的13%，後期這個比例又大幅增加。與傳統全金屬結構相比，S-37通過採用先進複合材料不僅使載重比提高了20-25%，機身壽命也增加到1.5-3倍，材料浪費減少到原先的15%，製造勞動強度降低了40-60%。S-37的機翼採用了先進複合材料製造的經過特彆強度計算的自適應和預應力結構。為了加快研製進度，降低研製成本，該機大量採用來自蘇-27M的機身和系統組件。
S-37三面圖
機身
翼身融合的升力體設計貢獻了很大一部分升力。機身主要採用鋁合金和鈦合金製造，覆蓋有28張大面積蒙皮（多數蒙皮都採用化學銑切工藝製造）。
機頭大型錐形雷達罩安裝了一根集成俯仰和偏航感測器的空速管，雷達罩尖端扁平，兩側折邊被當做渦流發生器，可提高抗尾旋性能。前機身橫截面從雷達罩後方的圓形過渡到座艙後方的倒梯形，配合大型機身邊條，確保在任何攻角下進氣口都能獲得平滑氣流，保證發動機的順暢運行。
S-37的材料構成，黃色是鋁合金，黑色是複合材料，紅色是鈦合金
兩側折邊被當做渦流發生器，可提高抗尾旋性能
增壓座艙的大型淚滴形座艙蓋配備了單塊式三層玻璃抗鳥擊風擋，風擋右側是紅外搜索與跟蹤設備（IRST）的感測器球頭。座艙兩側各有一個L形皮託管。
機身中段從橢圓形截面過渡到兩個並列的圓形截面（發動機艙），內置彈艙表面稍稍突出於機腹，具有兩扇並排艙門。翼根完全融入機身中段結構。發動機艙兩側有兩個圓柱形尾梁，右長左短，末端都有圓錐形白色電介質整流罩，可能用於容納雷達告警接收機或電子對抗設備。
大型扇形固定進氣口位於機身兩側，靠近機身和邊條的兩條唇邊具有大型後掠附面層隔板。圓形截面S形進氣道向上彎曲避開彈艙，同時也屏蔽了發動機壓氣機正面。S-37機背設置有兩個向上打開的輔助進氣門，在起降和劇烈機動時自動打開。
靠近機身和邊條的兩條唇邊具有大型後掠附面層隔板
-37機背設置有兩個向上打開的輔助進氣門，在起降和劇烈機動時自動打開
鴨翼
懸臂式全動鴨翼位於邊條兩側，前緣後掠50度，後緣前掠16度。前緣安裝了電子戰設備天線。
鴨翼和平尾在降落滑跑時的減速模式
機翼
懸臂式中單翼，後緣根部有用於承載尾翼組件的尾撐。機翼前緣呈折線，內側後掠62度，外側前掠20度，機翼後緣前掠37度，展弦比4.5。
近90%的機翼結構採用複合材料製造，斜切翼尖整流罩可摺疊以節約機庫空間。機翼前緣有兩段襟翼，後緣有一片襟翼和副翼。
S-37的複合材料機翼
尾翼
梯形雙垂尾的結構類似於蘇-27，但面積要小很多，這是因為S-37的氣動布局能在大攻角下提供更好的方向穩定性和控制。寬間距雙垂尾安裝在機翼後緣尾撐上，外傾6度以降低側向雷達反射面積。方向舵稍稍突出於垂尾後緣，垂尾頂部和右垂尾前緣都白色的電介質面板，內部容納導航和通信天線。
全動平尾的尺寸和翼展都很小，後緣呈L形對接於尾撐末端，前緣後掠75度，後緣前掠5度。
全動平尾的尺寸和翼展都很小，後緣呈L形對接於尾撐末端
小尺寸尾翼用於輔助鴨翼的俯仰操縱
起落架
液壓收放前三點式。前後起落架都向前收入機身。可轉向前擊落架安裝了兩個KN-27無制動機輪，輪胎尺寸680x260毫米。前起落架艙具有一個向右側打開的大型艙門，這點和蘇-27一樣。
主起落安裝一個KT-156制動機輪，輪胎尺寸1030x350毫米，輪轂集成了剎車盤冷卻風扇。主起落架向前收起的同時旋轉90度使機輪平放入翼根，這是通過把主起落架轉軸斜置實現的。主起落架艙也具有一個大型鉸接式艙門，所有三個起落架支柱都具有油氣減震器。
液壓收放前三點式起落架都向前收入機身
發動機
兩台修改過的索洛維約夫D-30F-6M加力渦扇發動機，全加力推力約20噸，發動機並列安裝在後機身。計劃試飛後期換裝兩台留里卡-土星AL-41F推力矢量加力渦扇發動機，全加力推力約17.7噸，但未實現。
D-30F-6M的涵道比是0.57，發動機分為七個模塊，分別是五級低壓（LP）壓氣機、帶五級可變定子的十級高壓（HP）壓氣機、帶12個火焰筒的環行燃燒室、兩級高壓渦輪、兩級低壓渦輪、帶四個環形火焰穩定器的加力燃燒室，超音速收斂-擴散軸對稱噴管。壓氣機第5和第10級設有放氣活門。
飛控
莫斯科航空電子科研生產聯合體（MNPK Avionika）研製的四餘度線傳飛控系統。橫向控制由服役和平尾差動提供，俯仰控制由全動鴨翼和平尾提供。座艙具有壓力感應式側置操縱桿。
航電
生產型計劃安裝俄羅斯最先進的航空電子設備，包括武器控制系統（WCS）、導航套件、通信套件和電子戰套件。武器控制系統的核心將是一台相控陣脈衝多普勒多模式火控雷達，此外還包括安裝在風擋前方的紅外搜索和跟蹤裝置/激光測距儀（IRST/ LR）以及安裝在尾梁中的後向雷達告警接收機。
S-37生產型的座艙布局
彈射座椅
標準的星辰K-36DM零零彈射座椅，向後傾斜36度以提高飛行員的抗過載能力。原計劃後期會換裝一種具有低空倒飛安全彈射能力的先進座椅。
武器
S-37原型機沒有武器，但有一個內置彈艙。生產型將在機身左側邊條內安裝一門30毫米格里亞澤夫/希普諾夫GSh-301單管機炮，射速1500發/分鐘。為了保持隱身外形，炮口有一個特殊艙門，只在射擊時打開。
生產型內部彈艙可掛載R-77主動制導中距空空導彈或R-73近距格鬥彈。翼下掛點也可以掛載副油箱和各種對地彈藥。
生產型內部彈艙可掛載R-77主動制導中距空空導彈或R-73近距格鬥彈
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