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为抗衡F15，苏27采用了增升40%的气动外形和18%的钛合金
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苏27出现之前，苏联在战斗机领域已经与美国出现了很大差距，1970年，号称“三代机”实际只有二代水准的米格23服役，但仅仅两年之后的1972年，美国第一种三代舰载机F14就入役了，又过了两年，第二种三代空优机F15接踵而至，美苏战斗机之间实际上已经出现了代差。而苏27在苏联诸多领域落后的情况下，依然做到了与F15的总体抗衡甚至局部占优，它身上体现出来的设计思想非常值得后来者学习和借鉴。
苏27编队飞行
因苏联方面一开始对F15的性能估计不足，苏27的前身T10验证机的性能平庸，在通过各种渠道获悉F15的真实水平后，又陷入了两难的境地，在T10项目上的投入已经很大，继续下去意味着接受代差的现实，推倒重来的话，前期的投入就打水漂了。但总设计师西蒙诺夫认为，与其浪费巨大的人力物力去开发一种明知完全处于下风的战斗机，不如壮士断腕，及时止损，再多努力10年开发一种足以抗衡F15的机型。暂时的落后可以接受，但彻底失去赶超希望是绝对不能接受的。在他的一再努力之下，苏联高层决心对T10进行了几乎推倒重来的改进，这就是苏27的雏形——T10S。
T10充其量只有二代半的水平
西蒙诺夫自知因材料、工艺和微电子的落后，导致苏联在发动机、雷达、航电方面与美国都有不小的差距，苏27相比F15只大不小，要想让苏27的机动性与F15抗衡，只有扬长避短，充分发挥苏联在气动和总体设计上的相对优势，说白了就要把设计重点放在增升和减重上。
先说增升。在苏27设计的70年代，边条这样的涡流发生器已开始出现，但仍处于摸索阶段，但即使后来出现的弧形边条增升能力也是有限的，翼身融合技术也存在同样的问题，也就是说用边条和翼身融合体仍远远不足以弥补美苏的差距。必须找到一种幅度更大的增升方式才行，这就是苏联中央空气流体力学研究院设计的“中央升力体布局”的。
苏27“中央升力体布局”的原理是：先用下垂的扁平机头对迎面气流进行减速增压，再由间距很大方形进气道兜住来流，把高速气流的动能转化为升力。苏27的“中央升力体布局”能贡献40%的升力。
苏27的腹部短进气道
其实，这种布局并非苏联首创，在此之前，美国在设计F14战斗机时已经应用，但与F14的双侧下进气道相比，苏27用的是腹部方形短进气道，能兜住的流量更大，再加上扁平机头的预压缩效果，苏27将“中央升力体布局”的增升效果发挥到了极致。
F14的进气道位于侧下方
再说减重。苏27主要的减重措施就是大规模应用钛合金。
在钛合金的加工及焊接技术成熟之前，飞机的主要材料是铝合金和不锈钢，铝合金虽然轻巧，但强度不足，不锈钢正好相反，强度有余，密度太大，用它们作为主要材料的战机，要么以减小体形来增加强度，要么以牺牲机动性为代价获得更大起飞重量，因此二代机走了两个极端，要么像米格21、F104那样走轻巧但短腿的路线，要么像F4那样走大载荷但笨重的路线，轻巧与大载荷在当时看来是鱼与熊掌不可兼得的两样东西。而钛合金的到来改变了这一切。
钛合金是一种强度高、耐蚀性好、耐热性高同时又很轻巧的金属。它的密度一般在4.51克/立方厘米左右，仅为钢的60%，是碳纤维成熟前的主要航空减重材料。但恰恰是钛合金的硬度极高，给加工带来了极大的困难，黑鸟就是因为钛合金不成熟不得不甘于扮演侦察机的角色，米格25也是出于同样的原因不得不用不锈钢取而代之，结果就是被降格为截击机。而七八十年代苏联的钛合金加工技术已经比较成熟，苏27钛合金的用量达到了机身质量的18%。正因为如此，当年我国对其仿制，需要攻克的最大难关就是掌握钛合金的加工焊接工艺。
3D打印钛合金结构件
但苏27为“中央升力体布局”付出的代价不可谓不沉重。这种布局决定了飞机的中线大梁不能太厚，否则就兜不住足够的气流，而进气道所在位置又恰好在飞机按照超音速面积率设计的蜂腰处，这又限制了背面尺寸，当时还未出现3D打印整体钛合金部件，这就使得苏27存在中央承力缺陷，而出于双发宽间距设计的需要，苏27战机14.7米的翼展也远大于F15，这就导致了著名的“跨音速陷阱”现象，所谓"跨音速陷阱"指的是苏-27速度在0.85-1.25马赫时，最大机动过载不能超过6.5个G，这个指标还不如歼轰7，而跨音速作为亚音速与超音速的过渡，在此包线内的机动性是三代机的重要性能指标。因此，苏27家族开始了漫长的补强之路。
跨音速机动性是三代机的重要指标
但从长远来看，苏27选择“中央升力体布局”的决定是正确的，子系统再怎么不尽人意，N001雷达超重，倒置卡塞格伦天线副瓣杂波过大引起的对地探测性能差，人机界面“玻璃化”程度低引起的操纵性差，这些缺陷随着技术的进步都是可以改观的，连发动机都可以换，但优异的气动布局却是“一考定终身”，落子无悔的，苏27在气动外形的抉择赋予了它巨大的改进潜力，其研仿改进型号歼16在我国的巨大成功已经充分证明了这一点。