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Ayant fait son premier vol le 25 septembre 1997 sous l'appellation S.37, ce prototype à la configuration révolutionnaire répondait au programme MFI (Mnogokunksionalniy Frontovoi Istrebitiel, soit chasseur tactique multirôle) et aux efforts du bureau MiG avec son modèle 1.44. Sa formule résulte des longues études entreprises par Sukhoï et le TsAGI depuis vingt ans sur le thème de l'aile à flèche inverse. C'est une formule qui présente l'intérêt d'être aussi aérodynamique qu'une flèche normale en régime subsonique, mais beaucoup plus efficace en transsonique (de Mach 0,8 à Mach 1,3), assurant ainsi une manoeuvrabilité très supérieure à celle d'une aile classique sous fort facteur de charge.
C'est surtout au niveau du système d'armes et de l'avionique que l'appareil sera révolutionnaire, avec une planche de bord se résumant en un seul écran couleur multifonction et un viseur de casque équivalent au JHMCS américain. Le système sera articulé autour du radar à antenne active N0014 de Phazotron/Leninetz, couplé à tous les capteurs possibles et assurant une couverture de 360', afin de pouvoir tirer ses missiles sous n'importe quel azimut, quel que soit son cap. Ce n'est pas tout, puisque les antennes radar serviront également à générer une bulle de brouillage électronique autour de l'appareil, en complément des pods de brouillage Sorbtsiya situés en bouts d'aile, le tout rendant le PAK FA virtuellement invisible aux radars de recherche des avions de combat et des batteries sol-air.
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