SU-33的設計就比SU-27有很大的區別，由於庫艦採用跳台式起飛甲板，因此要求飛機相應的提高飛機的起降性能，為此採用SU-33三翼面布局，這個布局可以視為常規布局和鴨式布局的結合目的在於在提高戰機大攻角機動性能的同時消除鴨式布局在穩定性、配平等方面的問題。1977年蘇霍伊就和前蘇聯中央流體研究所（TsAGI）聯合研究三翼面布局，目標在於進一步提高SU-27在大迎角條件下的機動能力，三翼布局通過前翼和大邊條的相互作用，形成一個可控的有利的渦流，能夠改善機翼表面的流場。從提高大迎角時的機翼及襟翼、平尾及方向舵的效率，試驗表明鴨翼產生的渦流提高了飛機的總升力，在30度攻角數其升力係數由SU-27的1。79提高到2。1，另外三翼面在載荷分配上也比較合理可以有效的降低翼根載荷因而可以減輕結構重量，另外比較吸引人的是三翼面比較容易實現直接力控制從而達到對飛行軌跡的精確控制。為了提高短降起降能力SU-33還加大了機翼前後緣襟翼，並採用了雙開縫襟翼設計，這個設計是在機翼和襟翼之間增加一個大彎度的子翼，將機翼下面壓力高的氣流通過縫隙以較大的速度吹到襟翼上面，從而起到改善氣流分離程度，增加機翼彎度的作用，可相應增加機翼面積，提高機翼的升力，從而提高飛機的短距起降和低速飛行能力。不過這也衍生了配平的問題，而鴨翼不但可以解決這個問題還可以起到增升和提高襟翼作用。比如SU-33著艦著的升力就比常規布局提高了0。5倍。大大降低了著艦速度。不過小翼也增加了飛機的激波阻力，一定程度上影響飛機的高速飛行性能。
SU-33採用的發動機為SU-27的AL-31F發動機的改進型AL-31K（亦稱AL-31M3）。與原型發動機相比其主要提高了在海上高腐蝕環境下的使用性能，前蘇聯從1976年開始研製AL-31F渦扇發動機，結構為4級風扇加9級壓氣機，分別由高低壓渦輪驅動。尺寸為；長為4。9米，直徑1。3米，重量1750公斤。最大推力72。6千牛，加力推力122千牛。推重比為7。SU-33的航程為3000公里。作戰半徑超過1000公里。從發動機的推力指標下看SU-33雖然氣動布局較之SU-27有較大進步，但亦衍生出重量增加的問題，比如增加了鴨翼及操縱系統。另外從陸基戰鬥機到艦載戰鬥機的轉變的系列措施也不可避免的增加飛機重量，包括加強起落架，機翼摺疊機構等，據說SU-33相比SU-27增加重量超過2噸左右，這樣SU-33的重量增加但發動機推力卻沒有得到套用的增加，必然會部分抵消氣動布局帶來的提高。這個從能量機動的基本公式；單位重量剩餘功率=[（推力-阻力）/重量]*速度就可以看出，面臨同樣的問題還有印度的SU-30MKI戰機，其重量比SU-27有同樣較大增加（增加了飛行員、鴨翼和推力矢量噴口），但根據伊爾庫特公開AL-31FP的訊息其推力指標仍舊維持在AL-31F的水平。這樣其機動性能就不易得到充分的發揮。
SU-33的航電系統可能用樸素甚至簡單來形容，其航電系統基本上來自於SU-27，包括其配備的SUV-33機載火控系統實際上就是SU-27的SUV-27的改進型，甚至基本指標均相近，主要解決了與航母編隊的電磁兼容問題。SUV-33仍舊採用RLPK-27綜合雷達瞄準系統，與SU-27相同，區別在於其雷達型號為NO01K，而光電瞄準系統型號為OEPS-27K，前者是SU-27的NO01脈衝都卜勒雷達的改進型，NO01雷達由前蘇聯儀器儀表研究院研製（NIIP），1977年試飛測試，1985年設計定型裝備部隊，採用卡格塞格倫天線，並寄生有IFF天線，工作在X波段，具備高、中脈衝重複率（PRF），工作模式包括；遠程搜尋、多目標跟蹤、間斷/連續照射、和近距格鬥等。
RCS=3的目標上視搜尋距離可達100公里，下視90公里左右。在TWS模式下可以同時跟蹤10個目標並對最威脅的目標優先射擊。由於SU-27的定義是純粹的空優戰機所以沒有對地/海工作模式，NO01K與NO01的主要區別在於其添加對海工作模式，可以導引KH-31A超音速反艦飛彈。OEPS-27K所採用的36SH紅外器件與OEPS-27也相同，區別在於其採用更好的算法和軟體所以在工作距離比後者有所增加，由於後者的50公里增加到90公里左右。機載光電跟蹤的引入提供SU-33的在惡劣電子戰環境下的作戰能力尤其在雷達故障和被干擾的時候仍舊能夠保持對目標的掌握。電子戰系統包括SPO-15電子告警系統和APP-50箔條/照明彈投放器，在翼尖掛架可以掛SORBTSIYA有源干擾吊艙。
SU-33的座艙界面也基本與SU-27相同，採用ILS-31平顯和SEI-31顯示器在內綜合顯示系統並實現HOTAS技術，其他仍舊採用指針式儀表比較有特色的是其裝備的SHEL頭盔瞄準系統（HMS），飛行員可以將頭轉向目標可能的方向以此帶到R-73導引頭和OEPS-27光電系統進行掃描，飛行員轉頭角度和目標瞄準線坐標由系統的光學定位組件提供，其可以保證在+/-60度的範圍進行目標搜尋。從技術水平上說與西方第三代戰機如F-15A基本相當。比不上F/A-18的全玻璃化座艙與F/A-18E/F的綜合航電系統的差距更大。SHEL比JHMCS相比也顯得比較簡單。不過有訊息說在98年代俄羅斯海軍航空兵對SU-33進行升級，配備了新的航電系統包括採用兩個LCD的座艙，並更新了飛行控制/導航系統，雷達也提高到雙目標型，即具備攻擊兩個目標的能力並可以導引KH-59、KH-31P空地飛彈及KAB-500KR/L精確制導炸彈的能力。在其雙座教練/戰鬥型SU-27KUB上面已經採用綜合航電系統及TK-2-27高速數據鏈系統。
SU-33的武器配備相對簡單，其標準武器包括GSH-301航炮，備彈150發，全機共有12個外掛點，外掛飛彈包括中距攔射飛彈R-27和近距格鬥飛彈R-73，其中R-27是前蘇聯在70年代研製的，1973年試射，1986年服役，特點可以在全天候條件下攻擊不同高度、類型的目標，飛彈採用獨特的大面積舵面和反安定面，制導方式採用慣導加指令修正，末段半主動雷達照射方式，與傳統的全程雷達照射方式相比，機載雷達只需在末段照射即可，提高電子對抗能力，R-27的型號包括R-27R（半主動雷達制導型）、R-27T（紅外製導型）及在此基礎上發展的增程型R-27ER和R-27ET，其射程分別為40和60公里左右。另外其他的衍生型還包括R-27AE主動雷達導引型，主要採用的為R-77配備的9B-1103M導引頭，R-27P被動雷達導引/反輻射型其導引頭來至KH-31P的L-111導引頭。而R-73則是SU-27系列的招牌武器，其採用高機動外形和推力矢量噴口，具有高度的機動性能可以攻擊12G機動的目標，SU-33的空地武器較為簡單，精確制導武器只有KH-31A超音速反艦飛彈，其是在KH-31P的基礎上換裝備主動雷達導引頭製成。發射重量600公斤，射程90公里。其他均為普通炸彈及航箭，掛載方案包括16枚FAB-500炸彈、或者6個S-8航箭發射器等。
SU-33是前蘇聯第一種固定翼常規起降作戰飛機,具備里程碑式的意義,由於編隊防空能力的擴展,可以讓艦隊在更遠的海洋上執行作戰任務.不過其跳台式起降方式雖然解決飛機的起飛問題,但由於這項技術的局限性其在複雜條件下的運用情況如高海情的條件下受到限制,另外就是這種方式需要較高的推重比這也意味著飛機無法以重載起飛,這就限制了其對地/海攻擊的能力,這種方式另外的限制在於一些對專業飛機無法起降,如預警機和空中加油機等.儘管有訊息說AN-74預警機曾經在庫艦上進行過飛行測試,但有跡象顯現其最終服役的是有彈射器的後繼艦.而庫艦配備的是KA-31預警直升機,由於其升限及機體空間限制,雷達作用範圍及功能受到限制所以影響編隊防空能力的整體發揮.所以西方觀察家在對庫艦進行長期觀察認為”其代表前蘇聯海軍在遠洋作戰能力的飛躍,但仍舊未能擺脫對岸基航空兵的依賴,尤其是早期預警及目標指示方面.”90年代東亞某國海軍裝備論證研究中心在烏克蘭考察瓦良格號也得出相近的結論. 就SU-33本身來說其在某些關鍵技術的薄弱也限制其作戰能力的發揮,如前面所述SU-33比SU-27增重在2噸以上,但其採用的AL-31K發動機的推力仍舊與後者採用的AL-31F相當,這就大大降低其氣動外形所帶來的機動性能提高的程度.另外其航電系統與SU-27相比也沒有明顯的進步,其NO01K雷達與後者的NO01相比並沒有實質的進步,功能比較單一,甚至不具備導引R-77主動雷達導引空空飛彈的能力,航電系統功能及起降方式的限制又限制其武器掛載能力,這樣其運用的範圍又受到限制.就總體而言SU-33實際上仍舊處於比較早期的階段,而實際上當年前蘇聯有進一步提高SU-33的計畫即SU-33MK,其提高包括加大發動機推力,雷達升級為ZHUK-PH無源相控陣雷達.不過由於蘇聯的解體,整個計畫沒有進一步的落實.
武器
一門30毫米機炮。作為一種多用途的戰鬥機(戰鬥/攻擊機)，蘇-33共有12個外掛點，可攜帶R-77主動雷達中程空空飛彈，R-73M近程空空飛彈、R-27ET和R-27ER遠程空空飛彈等多種型號的先進的空空飛彈，具有超音速突防能力的Kh-31(AS-17)反艦飛彈和Kh-41空地飛彈等多種空對面飛彈和常規炸彈等。
尺寸數據
翼展:14.7米(摺疊後7.4米)
機長:21.185米(不包括空速管)
機高:5.9米
重量
空重：17噸
最大外掛載荷約：6.5噸
正常起飛重量：29.94噸
性能數據
最大速度（11000米高空）：2300千米/小時
最低速度：240千米/小時
實際飛行距離：3000千米
起飛滑跑距離(14度坡度）：120米
最大過載：8g
（人民網）
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