苏-37是在苏-35多用途战斗机的基础上发展起来的一种超机动性多用途战斗机，可执行空对空、空对地和空对舰作战任务。1996年9月2日在英国范堡罗航展上首次在国外公开露面。该机采用三翼面气动布局和推力矢量技术，整个机体平滑呈流线型，机头左侧装伸缩式受油管，右侧装红外搜索装置。
发动机矢量控制系统与飞机的飞行控制系统完全综合在一起，飞行时不需要飞行员附加任何信号输入。由于苏-37战斗机采用了推力矢量控制技术，同时具有良好气动外形，因而使它具有了不同寻常的机动能力，即称为超机动性能。苏-37战斗机不但能像苏-35那样，可做“眼镜蛇”、“尾冲”和“钩子”等高难度的机动动作，而且还能做最小半径翻筋斗动作等更新的机动动作。苏-37战斗机采用这种技术，使它在空战中具有很高的敏捷性，能在空战中迅速变换自己的位置，使机头快速指向目标，并能在空中任一位置向敌机发起攻击。苏霍伊设计局宣称，装备推力矢量喷口发动机的苏-37战斗机，其空战机动能力将比无推力矢量的战斗机提高10倍。
苏-37战斗机的电子设备包括NO—11M多功能无源相控阵火控雷达，激光测距器，尾部告警雷达，四个多功能彩色显示器，激光陀螺惯性导航系统，卫星导航设备，具有地形跟踪能力的综合飞行、导航、攻击系统，综合电子战系统，综合通信系统。飞机的操纵系统采用了全权数字式电传操纵系统和侧杆操纵。NO—11M多功能相控阵火控雷达，对空探测距离可达到400千米，对地探测距离200千米，能同时跟踪15个目标，并能同时攻击其中6个目标。
苏-37飞机的推重比大于1.0，最大外挂重量约8吨，海平面最大平飞速度1400千米／小时，高空最大平飞速度2500千米／小时，实用升限18000米，作战航程4000千米(使用机内燃油)，经一次空中加油后可达到6500千米。所需跑道长度1200米。
苏-37飞机的机载武器有一门30毫米机关炮，外挂架可携带主动雷达制导发射后不管的中距空空导弹，半主动雷达制导的中距空空导弹，红外制导的近距空空导弹，增程中距空空导弹和R—37远距空空导弹等。空对地攻击武器，包括反辐射导弹、反舰导弹、电视和指令制导导弹、电视和激光制导炸弹、通用炸弹和集束炸弹等。
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