В чем же было дело? Неужели конструкторы Сухого, не желая рисковать, оставались приверженными "старой доброй" технике, избегая связываться с новой и сулившей проблемы с электроникой (а хлопот с надежностью и работоспособностью комплекса на МиГах действительно хватало)? На самом деле ОКБ Сухого никак нельзя было заподозрить в склонности к избыточному консерватизму в этих вопросах и заинтересованность в использовании новейшего прицельно-навигационного оборудования и автоматики была постоянной. Однако попытки добиться внедрения той же цифровой техники на Су-17 продолжительное время встречали отказ на самых разных уровнях. Возможности отечественной промышленности были отнюдь не безграничными, производственные мощности заводов заняты до предела, и вся их продукция шла на комплектацию машин, для которых она была оговорена при их принятии на вооружение. Среди фронтовых ударных самолетов таковыми являлись МиГ-27 и Су-24, а Су-17 приходилось долгое время довольствоваться остававшимся (почти по Чехову – "ешь, что дают"). Лишь по истечении порядочного времени, без малого десяти лет, руководству промышленности удалось изыскать производственные мощности для снабжения и этого потребителя, тем более, что выпуск МиГ-27 подходил к концу и заводы-изготовители электронной техники высвобождались от заказа. Проблемы промышленности носили откровенно хронический характер и картина вновь повторяла ситуацию, уже известную по истории с внедрением современной аппаратуры на первых модификациях Су-17, когда задуманное удалось реализовать далеко не сразу и ее дождались только Су-17М2.

Работы по новой модификации истребителя-бомбардировщика велись в ОКБ П. О. Сухого с 197 года под рабочим обозначением Су-21 (второй с таким именем). Официально работы над новой модификацией были заданы решением ВПК от 2 марта 1977 г. Первоначально, на этапе предварительных проработок, на новой модификации планировался довольно большой объем нововведений и различные варианты их реализации. Взамен АЛ-21Ф-ЗС планировалось установить новейший двигатель ОКБ А. М. Люльки АП-31Ф, разработка которого в то время только начиналась. Планировалось установить на самолет принципиально новый прицельно-навигационный комплекс (ПрНК), по типу только испытывавшейся на МиГ-23БК аппаратуры ПрНК-23К, и расширить номенклатуру вооружения. В состав ПрНК должна была входить лазерно-телевизионная прицельная станция "Орлан" (являвшаяся дальнейшим развитием ЛТПС "Кайра", разработанной НПО "Геофизика" и служившей на МиГ-27К и С/-24М) и цифровая вычислительная машина (ЦВМ) серии "Орбита". Номенклатура вооружения расширялась за счет возможности применения современных управляемых ракет и корректируемых авиабомб с лазерным и телевизионным наведением. Морально устаревшие пушки НР-30 планировалось заменить на новейшие, только разрабатываемые 30-мм орудия Тульского КБП, обладавшие большей мощностью и скорострельностью. Состав вооружения собирались расширить за счет новейших образцов управляемого вооружения с телевизионным наведением – ракет Х-29Т и корректируемых бомб калибра 500 кг. Соответствующее решение ВПК об оснащении новым артиллерийским вооружением Су-17, наряду с другими самолетами, появилось 7 сентября 1977 года. Помимо оборудования и вооружения самолета, предполагалось внести конструктивные улучшения по планеру, включая и крыло (по существу, не менявшееся со времени создания машины). Для увеличения дальности полета и радиуса действия самолета планировалось внедрить новый профиль поворотной части крыла с переходом на многолонжеронную конструкцию, дополнительно установив третий лонжерон. Однако по ряду причин технического, экономического и, далеко не в последнюю очередь, политического характера объем новаций на самолете постоянно сокращался.

Второй экземпляр С-54 (№ 42-20) с подвешенным вооружением – ракетами Х-25, Р-60М и парой блоков Б-8М

Вскоре пришлось отказаться от намерения использования нового двигателя, поскольку к этому времени для установки на истребителе Су-27 был выбран вариант АЛ-31Ф с верхней коробкой приводов. Такое исполнение двигателя, принятое под нажимом самолетчиков, наилучшим образом соответствовало компоновке истребителя, идеально вписываясь в его обводы и обеспечивая аэродинамические выгоды в отношении уменьшения сопротивления. Вместе с тем, верхнее размещение коробки приводов на отечественных двигателях было нетрадиционным решением, совершенно не удовлетворяя компоновке Су-17 как конструктивно, так и по эксплуатационным соображениям. По массе новый двигатель был даже легче АЛ-21Ф-3, не превосходил его и по размерности, однако вынесенная наверх достаточно габаритная коробка агрегатов при сложившейся схеме истребителя- бомбардировщика не позволяла вписать его в отведенные силовой установке объемы. Следом сказали свое слово технологи серийного завода: переход на новое крыло требовал существенных затрат, что сочли неприемлемым при налаженном производстве. Больше всего проблем доставила увязка нового оборудования: уже в ходе прикидки компоновки обнаружилось, что лазерно-телевизионная станция "Орлан", более габаритная и массивная, нежели предыдущая аппаратура, в прежних объемах не умещается и требует вынесения в обтекатель под носовой частью, где её оптике будут обеспечены требуемые углы обзора. С подобным вопросом сталкивались и микояновские конструкторы при компоновке МиГ-27К с предыдущей моделью аппаратуры "Кайра", но там дело выгодно облегчала сама схема самолета, носовая часть которого позволяла рациональным образом внести требуемые изменения. Иное дело у Су-17, где лобовый воздухозаборник и тянущиеся по фюзеляжу воздушные каналы оставляли не так уж много места для размещения оборудования и, прежде всего, – габаритного моноблока станции.

В конечном счете, по согласованию с заказчиком было принято решение отказаться от установки "Орлана", взамен ограничившись использованием модернизированной модели прежней станции в варианте "Клен-54", приспособленной для работы с новыми типами вооружения. Окончательный состав оборудования и вооружения будущего самолета был оговорен совместным решением ВВС, МАП, МОП, МРП И МПСС от 10 августа 1978 года.

Одновременно на Су-17M4 отказались от управляемого конуса воздухозаборника, справедливо полагая, что большая скорость и высотность современному ударному самолету не нужна, входное устройство сделали нерегулируемым, оптимизировав его для полета с трансзвуковыми скоростями. Геометрия самого конуса при этом не менялась. Теперь его проточная часть, как и площадь входа и горла воздухозаборника, оставались постоянными на всех режимах. Указание о практической проработке такого варианта было отдано Н. Г. Зыриным 30 марта 1978 года. В качестве летающей лаборатории послужила первая опытная "спарка" С-52У № 51-01. Первый полет переоборудованной машины с неподвижным конусом был выполнен экипажем А. Н. Исакова и Ю. А.

Егорова 19 апреля 1978 года. В конце 1979 года была проведена полномасштабная отработка программы исследований характеристик неуправляемого воздухозаборника летчиками А. С. Комаровым и Ю. А. Егоровым на самолете Су- 17МЗ (No 26-17) с зафиксированным конусом. В итоге максимальное число Маха на большой высоте упало с отметки 2,1 до 1,75, но был получен выигрыш в массе конструкции за счет снятия системы управления конусом и створками перепуска воздуха ЭСУВ-1В. Сами створки, лишенные привода, теперь выполняли только функции согласования работы воздухозаборника и двигателя, отклоняясь внутрь под действием перепада давления внутри и снаружи воздухозаборника и обеспечивая уменьшение потерь полного давления на входе в ТРДФ АЛ-21Ф-ЗС на земле, разбеге и малых скоростях полета, питая его дополнительным объемом воздуха. Попутно в "бочке" конуса высвободились компоновочные объемы для размещения оборудования, а его конструкция без подвижных частей создавала благоприятные условия для точной фиксации оптической системы "Клена".

Нереализованным оказалось и намерение обновить артиллерийское вооружение самолета. Первоначально собирались использовать двуствольное орудие АО-17 (ГШ-30), аналогичное намечавшемуся для Су-25 (в мае 1977 года установка новой мощной пушки на штурмовике находилась на стадии отработки макета). На модифицированном Су-17 предполагалось ограничиться установкой одной такой пушки в основании правой плоскости, однако двуствольная пушка была достаточно массивным и громоздким сооружением, к тому же при монтаже далеко от оси самолета ее восьмитонная отдача создавала чувствительный разворачивающий момент. Вскоре этот вариант уступил более привычному, с установкой двух орудий нового образца ГШ-301 на прежних местах в центроплане. Эти пушки того же калибра 30 мм, предназначавшиеся для использования на Су-27 и МиГ- 29, при традиционной одноствольной схеме обладали повышенной скорострельностью и мощностью залпа, а хорошие весовые данные позволяли обойтись даже меньшим весом – два орудия ГШ-301 вместе весили меньше одного ГШ-30.

Третий С-54 (No 50-20) на выставке авиатехники на Центральном аэродроме в Москве

Однако при высокой скорострельности новых пушек, вдвое превосходившей прежние НР-30, возникли проблемы с организацией подачи патронов. Обычным образом на Су-17 ленты укладывались в патронные рукава, опоясывающие фюзеляж. Какого-либо внешнего привода подачи не предусматривалось, питание осуществлялось автоматикой самого орудия, с началом стрельбы подававшей звенья с патронами в приемник. При этом механизму подачи приходилось протаскивать ленту по четырехметровому рукаву, но при возросшем темпе стрельбы усилия подачи массивной ленты и преодоления трения серьезно возрастали и бесперебойное питание уже не обеспечивалось. Разработчики артиллерийской системы гарантировали заданную скорострельность только при соответствующей организации питания из компактной укладки патронного ящика рядом с орудием, где лента лежала сложенной в виде "гармошки", под действием пневматики специального поджимающего устройства шла прямиком в приёмник пушки и усилия подачи требовались минимальные, не перегружая автоматику пушки. По заданию, следовало обеспечить боекомплект из 110 снарядов на орудие. Подходящим местом для патронных ящиков была только нижняя часть фюзеляжа рядом с пушками, где размещение боекомплекта обещало даже преимущества при снаряжении оружия. Однако при этом приходилось серьезно менять конструкцию фюзеляжа и, к тому же, – "зарезались" топливные баки, ёмкость которых уже потребовалось несколько ограничить в пользу компоновки оборудования, что вызывало крайнее недовольство заказчика.

Для отработки пушечных установок в ОКБ был сооружен натурный стенд, с использованием которого в 1979 году на подмосковном полигоне НИИАС провели серию стрельб по оценке артиллерийского вооружения. Тем не менее, положительного решения новые установки не дождались: в целях минимизации конструктивных изменений и затруднений при внедрении в производство с заказчиком договорились о сохранении прежнего пушечного вооружения из двух орудий НР-30 с боекомплектом по 80 патронов на ствол.

В конечном счете, новую модификацию, получившую заводской шифр С-54 и официальное обозначение Су-17М4, стала отличать преимущественно установка совершенно нового прицельно-навигационного комплекса ПрНК-54 с комплектом современного прицельного и радиотехнического оборудования, а также возможность использования нескольких новых образцов вооружения (далеко не в полном оговоренном поначалу ассортименте). Эскизный проект С-54 в окончательном варианте был готов к началу 1978 года, работы по рабочему проектированию самолета завершены были к концу года. В январе 1979 года успешно прошла макетная комиссия по кабине, а на серийном заводе начали изготовление сразу трех опытных экземпляров.