Được đưa vào biên chế Không quân và Lực lượng Phòng không Liên Xô từ năm 1984, Su-27 Flanker từng được đánh giá là tiêm kích chiếm ưu thế trên không mạnh nhất được phát triển trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh. Ngay sau khi được công bố, loại máy bay này đã gây ra lo ngại đáng kể trong giới quân sự phương Tây, và ưu thế vượt trội của nó so với các đối thủ đã được xác nhận trong thập niên 1990 qua các cuộc thử nghiệm chuyên sâu, đối đầu với tiêm kích F-15 của Không quân Mỹ.
Mặc dù các biến thể nâng cấp của Su-27 như Su-27M (tiêm kích chiếm ưu thế), Su-27PU (tiêm kích đánh chặn) và Su-27IB (cường kích) được lên kế hoạch đưa vào phục vụ từ giữa thập niên 1990, sự tan rã của Liên Xô đã khiến quá trình triển khai bị trì hoãn gần hai thập kỷ. Những biến cố trong thập niên đó cũng khiến chương trình MiG 1.42, vốn được kỳ vọng trở thành tiêm kích thế hệ 5 đầu tiên của Nga thay thế trực tiếp Su-27 từ năm 2001, bị hủy bỏ, buộc lực lượng vũ trang Nga tiếp tục phụ thuộc vào Su-27 Flanker lâu hơn dự kiến.
Sau năm 1991, việc mua sắm Su-27 của Nga sụt giảm mạnh, phần lớn sản lượng còn lại được chuyển sang xuất khẩu, trong đó Không quân Trung Quốc nhanh chóng tiếp nhận Su-27 như tiêm kích chủ lực mới. Trong thập niên 2000, Bộ Quốc phòng Nga tài trợ chương trình nâng cấp một phần Su-27 lên tiêu chuẩn Su-27SM, nhưng những cải tiến này tương đối thận trọng và không đủ để đảo ngược tình trạng lỗi thời của phi đội Su-27.
Phải đến thập niên 2010, Nga mới bắt đầu mua sắm các biến thể nâng cấp mạnh mẽ hơn của Su-27 như Su-30M2, Su-30SM, Su-34 và Su-35, giúp dần thay thế các tiêm kích Su-27 nguyên bản thời Liên Xô và các máy bay thế hệ 4 cũ khác. Tuy nhiên, cùng với đơn đặt hàng Su-35 đầu tiên vào năm 2009, Nga bất ngờ ký hợp đồng mua thêm 12 chiếc Su-27 mới, nhưng được nâng cấp toàn diện lên chuẩn hiện đại hơn nhiều so với Su-27SM.
Quyết định này được đưa ra vì Nga có sẵn linh kiện để lắp ráp Su-27, vốn được chuẩn bị để xuất khẩu cho Trung Quốc trước khi nước này cắt giảm đơn đặt hàng. Nếu lắp ráp theo chuẩn ban đầu, các máy bay này sẽ bị coi là lỗi thời. Vì vậy, Nga đã phát triển biến thể mới: Su-27SM3.
Su-27SM3 được trang bị phiên bản nâng cấp của động cơ AL-31F, nhiều khả năng là AL-31F-M1, với lực đẩy mạnh hơn, tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả hơn, đồng thời giảm yêu cầu bảo dưỡng. Ngoài ra, máy bay còn tích hợp hệ thống điện tử hàng không tương tự Su-35.
Nâng cấp quan trọng nhất chính là radar Irbis-E băng tần X, radar mảng pha quét điện tử bị động (PESA) đa nhiệm, vượt xa radar N001 kiểu quét cơ học của Su-27S và SM. Với khả năng quét nhanh hơn, phát xạ tín hiệu thấp và có thể theo dõi/khóa mục tiêu ở độ cao gần không gian hoặc sát mặt đất, Irbis-E đem lại lợi thế cực lớn trong không chiến.
Radar này có hệ thống truyền động điện-thủy lực hai bước, cho phép ăng-ten quay 60° theo phương ngang và 120° theo phương đứng, trong khi vẫn quét điện tử trong phạm vi trên 60°, cho phép Su-27SM3 có góc quan sát cực rộng.
Bổ sung cho hệ thống radar là buồng lái dạng kính hoàn toàn (glass cockpit) giống Su-35, cùng khả năng tương thích với các loại vũ khí hiện đại như tên lửa không đối không R-77-1 dẫn đường bằng radar chủ động và R-74 dẫn đường bằng hồng ngoại.
Su-27SM3 đặc biệt gây chú ý vào cuối tháng 11/2015 khi được triển khai tới căn cứ Khmeimim ở Syria, sau vụ Thổ Nhĩ Kỳ bắn rơi một chiếc Su-24M của Nga. Chương trình hiện đại hóa được xem là thành công lớn, khi hợp đồng đầu năm đó tài trợ cho việc nâng cấp thêm 10 chiếc Su-27S lên chuẩn tương đương – được đặt tên là Su-27SM2. Ngoài ra, 2 máy bay thử nghiệm cũng được bàn giao, nâng tổng số Su-27 nâng cấp lên 24 chiếc.
Không chỉ Nga, Mỹ và Trung Quốc cũng thực hiện những nâng cấp tương tự cho các máy bay thế hệ 4 từ thời Chiến tranh Lạnh. Mỹ tích hợp radar AESA AN/APG-63 lên F-15, còn Trung Quốc lắp radar AESA lớn (nhiều khả năng cùng loại với J-16) lên J-11B để nâng cấp lên chuẩn J-11BG. Các cải tiến này đều đi kèm nâng cấp buồng lái và vũ khí tương tự Su-27SM3.
Tuy vậy, Su-27SM3 vẫn là một trường hợp đặc biệt khi biến một mẫu máy bay đã ngừng sản xuất trở lại dây chuyền lắp ráp, nhờ tồn kho khung thân Su-27 còn dư, yếu tố hiếm có giúp chương trình hiện đại hóa này trở nên khả thi.
Hé lộ "át chủ bài" giúp Nga khuấy đảo chiến trường Ukraine: Pháo Koksan 170 mm của Triều Tiên
SMASH 2000L: Vũ khí AI giúp lính Mỹ bắn hạ UAV chỉ với súng trường
