Известной была и причина такого отставания "Су-семнадцатых", пусть даже их возможности в "горбатой" модификации удалось несколько подтянуть. Как указывалось в докладе подполковника-инженера Л. Хейфеца, занимавшегося в инженерном отделе ГШ ВВС авиационным оборудованием, более высокая точность и эффективность используемых на других машинах пилотажно-навигационных систем объяснялась "во-первых, наличием более точной инерциальной платформы с меньшим собственным дрейфом гироплатформы и, во-вторых, наличием в комплексах бортовых ЦВМ в противовес аналоговым вычислителям" (на Су-17, вплоть до "троек", в комплекте с ДИСС-7 продолжали использоваться все те же аналоговые "арифмометры" В-144 с весьма ограниченными возможностями, тогда как МиГ-27 изначально имели "цифру" – вычислительную машину "Орбита", решавшую навигационные и прицельные задачи с поразительным по тем временам быстродействием и эффективностью).

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.