В ходе проектирования самолета С-22 выяснилось, что его конструкция перетяжелена, и заявленных характеристик достичь не удается. В результате потребовалось радикальное изменение проекта, фактически создание нового истребителя, который получил индекс С-32. Первоначально, до 1991 г., совместно с Иркутским авиазаводом предполагалось построить несколько опытных С-32 для летных и статических испытаний. В дальнейшем, когда государственное финансирование программы прекратилось, и она стала фактически инициативной, было принято решение построить лишь один опытно-экспериментальный самолет, получивший индекс С-37. После статиспытаний под нагрузками, не превышающими эксплуатационные, на С-37 запланировали провести обширную программу летных испытаний. В результате удалось значительно ускорить программу* и снизить ее стоимость.
С-37 выполнен по аэродинамической схеме «интегральный неустойчивый триплан» с высокорасположенным крылом обратной стреловидности, цельноповоротными ПГО и задним хвостовым оперением относительно небольшой площади. Такая компоновка обеспечила истребителю уникальные маневренные характеристики. В частности, он может выполнять динамическое торможение с выходом на углы атаки более 120° на скоростях от предельно малых до сверхзвуковых. Ряд элементов конструкции (фонарь кабины летчика, шасси, некоторые бортовые системы) для снижения стоимости и ускорения работы по программе заимствован у серийных истребителей семейства Су-27, как и встроенная пушка ГШ-301, установленная в левом крыльевом наплыве. В целом конструкция планера С-37 на 13% по массе состоит из КМ, причем в дальнейшем их доля должна быть существенно увеличена, достигнув 22-26% – уровня F-22A и МФИ.
В ходе разработки самолета самое серьезное внимание уделялось вопросам снижения радиолокационной заметности (в этой области ОКБ им. П. О. Сухого располагало значительным опытом, полученным при разработке тяжелых бомбардировщиков, в частности, самолета Т-4ТМ). Так, компрессоры двигателей экранированы от излучения РЛС воздушными каналами S-образной формы. Часть вооружения спрятана во внутрифюзеляжные грузоот-секи, широкое применение получили радиопоглощающие материалы и другие средства снижения ЭПР. Например, крупногабаритные (длиной до 8 м) металлические детали обшивки самолета получены с использованием принципиально новой технологии, предусматривающей их изготовление в плоском виде, после чего преобразование в поверхности двойной кривизны сложной конфигурации, а затем стыковку между собой с высокой точностью. Это позволило добиться чрезвычайно высокой гладкости поверхности самолета и свести к минимуму крепеж, что не только облагородило аэродинамику и снизило массу планера, но и уменьшило его ЭПР.
На С-37 установлена интегрированная система управления полетом, способная решать такие задачи, как, например, вывод из штопора, и используемая также на истребителе Су-37 (поколение «4+»). Ведутся работы по созданию для него электронного борта пятого поколения. В частности, сообщалось, что оснащение истребителя на его базе может включать импульсно-доплеровскую многофункциональную РЛС с пассивной фазированной антенной решеткой «Сокол», способную одновременно обнаруживать более 30 воздушных целей на дальности до 180 км, а также работать по земле с разрешением до 3 м.
Первоначально С-32 предполагалось оснастить двумя ТРДДФ РД-79М (2x18500 кгс) с системой управления вектором тяги (модернизированный вариант двигателя четвертого поколения РД-79, созданного для СВВП Як-141). В дальнейшем было принято решение установить двигатели пятого поколения АЛ-41Ф. Однако ввиду отсутствия «штатных» двигателей в качестве временной меры на экспериментальную машину установили два ТРДДФ Д-ЗОФ6 (2x15600 кгс) с истребителя МиГ-31. В дальнейшем самолет все же планируется оборудовать АЛ-41Ф, причем с системой УВТ. С новыми ТРДДФ С-37 получит способность совершать длительный крейсерский полет на сверхзвуковой скорости без использования форсажа. В случае затягивания работ по программе АЛ-41Ф рассматривается возможность сохранения на самолете модернизированного варианта Д-ЗОФ6 с тягой, доведенной до 20000 кгс (прорабатывалась возможность оснащения системой УВТ и этого двигателя).