Первые модернизированные Су-27УБМ2 в рамках контракта, подписанного в сентябре 2007 года с белорусским авиаремонтным заводом (г.Барановичи) на усовершенствование 10 Су-27 и Су-27УБ, прибыли на 604-ю авиабазу в (Талды-Курган) в декабре 2009 года и вошли в состав эскадрильи «Барсы Жетису».
Целью программы модернизации является создание многоцелевого боевого самолета, способного применять широкий спектр систем вооружения.
В комплект вооружения истребителя входят ракеты класса «воздух-воздух» Р-27ЭР (Р-27Р), Р-27ЭТ (Р-27Т), Р-73 (Р-73Л) и РВВ-АЕ. Самолет также способен осуществлять пуск ракет класса «воздух-земля» Х-25МЛ, Х-29Т, Х-29Л, Х-31А и Х-31Р.
Как сообщается, Су-27УБМ2 может нести авиабомбы с лазерным наведением КАБ-500Л и КАБ-1500Л массой 500 и 1500 кг, КАБ-500Кр и КАБ-500Кр с телевизионно-командной системой наведения, неуправляемые бомбы весом до 500 кг, универсальные контейнеры малогабаритных грузов (КМГУ), а также неуправляемые ракеты типа С-8, С-13 и С-25.
Основной особенностью Су-27УБМ2 является оснащение его комплектом постановки помех X-диапазона, разработанным в Белоруссии, и контейнерной системы целеуказания «Лайтенинг-3» компании «Рафаэль».
Самолет также оснащен модернизированной бортовой РЛС Н001. РЛС обеспечивает обнаружение пусковых установок средств ПВО с эффективной отражающей поверхностью 30 кв. м на дальности до 40 км, надводных кораблей с ЭПР 30 кв. м - на дальности 50 км при волнении моря до 5 баллов, надводных целей в режиме «картографирования» - на дальности до 350 км.
Точность навигационной системы также повысилась благодаря возможности получать данные от приемника спутниковой системы навигации. Усовершенствованная система способна накапливать данные о точках маршрута, аэродромах, радиомаяках и всенаправленных курсовых маяках УКВ-диапазона VOR (VHF omnidirectional radio ranging). Система позволяет хранить данные о восьми маршрутах полета.
Навигационная система позволяет осуществлять автоматическое и ручное изменение точек маршрута полета, определяет местоположение самолета с погрешностью до 80 м. Скорость полета вычисляется с точностью до 0,2 м/с.
Двигатели оборудованы новой системой управления, обеспечивающей выдачу информации о состоянии оборудования. Данные хранятся на флеш-картах. Подобная система обеспечивает возможность проведения оперативной диагностики двигателей.
Истребитель может получать и передавать информацию о наземных и воздушных целях на другие самолеты, наземные станции и центры управления.
В ходе модернизации была усовершенствована кабина самолета и БРЭО. Дополнительные бортовые системы обеспечивают оперативную аудио и видеозапись в автоматическом или ручном режиме.