Конструирование машины, получившей обозначение Су-27КУБ (Т-10КУБ), началось в 1989 г. Су-27КУБ приобрел ряд существенных отличий от Су-ЗЗ- Серьезные изменения коснулись головной части фюзеляжа. Обоих летчиков решили разместить в кабине рядом, по аналогии с Су-27ИБ. Вход в нее также должен был осуществляться не традиционно через фонарь, а через люк в нише передней опоры шасси. Фонарь стал состоять из неподвижного козырька с центральным переплетом и двух створок над местами летчиков, не имеющих эксплуатационных систем открывания (они могут сбрасываться при катапультировании или сниматься при ремонте).
Машину снабдили крылом увеличенной площади с более эффективной механизацией. Его размах увеличили на 1,2 м, при этом размах нескладываемых частей составил 10,2 м, что соответствует размаху стабилизатора, который стал нескладывающимся. Несколько возросли углы стреловидности по передней и задней кромкам крыла и значительно увеличилась хорда и площадь закрылков, флаперо- нов и поворотного носка, который стал адаптивным. Изменилась форма в плане и значительно увеличилась площадь ПГО, угол стреловидности по передней кромке которого несколько уменьшился. Стала другой форма законцовок и возросла хорда стабилизатора. Увеличили площадь подфюзеляжных гребней и рулей направления.
На Су-27КУБ применено радиоэлектронное оборудование нового поколения, в т.ч. прицельный комплекс, основу которого составляет РЛС типа «Жук», разработанная в АО «Фазотрон-НИИР». Эта аппаратура не только обладает лучшими характеристиками, но имеет меньшую массу, что позволило компенсировать весовые издержки, ставшие следствием изменений конструкции. Благодаря этому величины взлетной и посадочной масс самолета остались фактически на уровне серийного Су-33, а для подготовки корабельных летчиков это имеет первостепенное значение.
Полеты в интересах программы Су-27КУБ начались задолго до появления первой машины этого типа. Летом 1990 г. летчики ОКБ Сухого на опытном экземпляре Су-27ИБ (Т10В-1) облетали крейсер «Тбилиси» и выполнили имитации захода на посадку на его палубу. Эти полеты наглядно продемонстрировали преимущества выбранной схемы размещения экипажа: обзор как с левого, так и с правого места был очень хорошим, и оба летчика могли практически одинаково видеть палубу корабля и огни посадочной системы.
Су-27КУБ на палубе «Адмирала Кузнецова»
«Триада» палубных самолетов ОКБ Сухого во время демполета на авиасалоне МАКС-2001
В то время на отдыхе в Крыму находился Президент СССР М.С.Горбачев, который знакомился с новой техникой, принимавшей участие в учениях Черноморского флота, и заодно посетил крейсер «Тбилиси», проходивший ЗХИ. Руководство ОКБ Сухого решило вместе с палубными самолетами продемонстрировать Президенту и новейший фронтовой истребитель-бомбардировщик. Летчики-испытатели мастерски выполнили на Су-27ИБ имитацию захода на посадку на палубу (совершить ее машина, не оснащенная посадочным гаком, разумеется, не могла). Полет необычного самолета над палубой заснял находившийся на борту корабля фотокорреспондент ТАСС, и вскоре снимок с подписью «Посадка на палубу ТАКР «Тбилиси» появился в одной из центральных советских газет. Это была первая опубликованная фотография Су-27ИБ, и она быстро обошла страницы мировой авиационной прессы. Комментировавшие ее зарубежные специалисты были введены в заблуждение, поэтому в многочисленных статьях, сопровождавших нашумевшую фотографию, Су-27ИБ назывался новым корабельным учебным самолетом Су-27КУ с размещением летчиков «плечом к плечу».