Основная "идея" заключалась в установке на борту нового цифрового прицельно-навигационного комплекса. Рос объемов радиоэлектронной аппаратуры потребовал перекомпоновки носовой части фюзеляжа. Было принято решение отказаться от регулируемого воздухозаборника. Конус нового воздухозаборника был выполнен неподвижным, за фиксированным в положении, оптимизированном для трансзвукового маловысотного полета. Это упростило конструкцию, но привело к снижению скоростных характеристик (с М=2,09 до М=1,75). Впрочем, для маловысотного бомбардировщика (в который, фактически, превратился Су-17М4), увешанного многочисленным вооружением, теоретическая способность достигать М=2 являлась излишней роскошью.
Однако, установить лазерно-телевизионную прицельную систему "Кайра" на Су-17 так и не удалось. Было решено оснастить самолет более простым вариантом БРЭО, включающим модернизированный лазерный дальномер-целеуказатель "Клен-.
Также неудачей закончились попытки разместить на самолете 2 мощные двухствольные пушки ГШ-30.
Самолет получил цифровой прицельно-навигационный комплекс ПрНК-54, в состав которого вошел лазерный дальномер-целеуказатель "Клен-45", инерциональ-ная навигационная система, ЦВМ, телевизионный кабинный индикатор и другое оборудование. Для разрешения новой электроники, помимо отказа от регулируемого воздухозаборника потребовалось так же уменьшить до 4590 л (3770 кг) объем внутрифюзеляжных топ пивных баков. Для охлаждения мощного БРЭО перед килем был установлен дополнительный воздухозаборник. Вместо катапультного кресла К-36М было установлено более совершенное К-36ДМ. Была применена новая радиостанция Р-862, заменившая Р-832, значительно расширен состав управляемого вооружения.
Три опытные машины С54 переоборудовали из Су-17МЗ в 1978 г., а в 1980 г. в Комсомольске-на-Амуре началось серийное производство истребителей-бомбардировщиков Су-17М4.
Экспортный вариант самолета Су-22М4 (С54К) с двигателем АЛ-21ф-3 серийно выпускался с 1984 года.
Была предпринята и попытка усиления ракетного вооружения. Су-17М4. В 1982 г. самолет был испытан с мощной ракетой класса "воздух-поверхность" Х-59, имеющей телевизионное командное наведение. Однако, в то время машина уже не считалась перспективной и новое оружие на серийных истребителях-бомбардировщиках решили не устанавливать (ракета Х-59 вошла в комплекс вооружения фронтового бомбардировщика Су-24М, получившего, также, и систему "Кайра", "не захотевшую" прописаться на Су-17).
Еще одной несостоявшейся попыткой модернизации Су-17М4 стала установка на самолет в 1984 г. системы автоматического управления выпуска предкрылков.
Су-17М4
Кабина пилота Су-17М4
Отрабатывались варианты с управлением выпуском предкрылков по углу атаки и по перегрузке. Несмотря на успешное завершение испытаний (лучшим оказался вариант с управлением по перегрузке) дальнейшие работы были прекращены. Еще в начале 1970-х годов ОКБ П. О. Сухого вышло с предложением создать вариант Су-17 с фиксированным крылом, установленным в положении промежуточной стреловидности - 45 град. Самолет должен был иметь меньшую массу, хорошую маневренность и ВПХ, однако, максимальная скорость на малой высоте снижалась с 1200 км/час до 1000 км/час. Не смотря на поддержку проекта рядом специалистов ВВС (в частности, заместителем начальника Липецкого центра И. Б. Ка-чоровским), руководством военно-воздушных сил он был отвергнут по причине недостаточной скорости. Однако -ОКБ продолжало работы в этом направлении. В начале 1980-х годов они велись под заводским шифром С54Н (Су-17М4Н), позднее проект получил новое обозначение- С56 (Су-17М6). Самолет должен был иметь неподвижное крыло со стреловидностью по передней кромке, равной 45 град., снабженное корневыми наплывами. Истребитель-бомбардировщик предполагалось оснастить новым двигателем АЛ-31ф, усовершенствованным БРЭО и расширенной номенклатурой вооружения. Однако решение об окончании серийного выпуска Су-17 положило конец и работам по его модернизации.
Для решения разведывательных задач часть самолетов, получивших обозначение Су-17МЗ-Р и Су-17М4-Р, была оснащена подвесными контейнерами для комплексной (фото-, радиотехнической, ИК и телевизионной) разведки ККР-1 /54. В контейнере размещались АФА плановой, панорамной и перспективной съемки, РЛС бокового обзора, ИК система, а так же осветительные патроны для фотографирования в ночных условиях. Кроме того, разведывательный самолет дополнительно оснащался. станциями постановки активных помех, подвешиваемыми на подкры-льевых узлах. Создание контейнеров началось еще в 1970-е годы, устанавливаться они начали на самолеты Су-17М4, а так же (в ходе доработки) на Су-17МЗ. Доработана под установку разведывательных контейнеров и часть самолетов Су-20 (они получили название Су-20Р), Су-22 (Су-22Р), Су-22МЗ (Су-22МЗ-Р) и Су-22М4 (Су-22М4-Р).
в ходе боевых действий в Афганистане в конструкцию Су-17МЗ и Су-17М4 был внесен ряд изменений, повышавших боевую живучесть. Так, для усиления защиты двигателя была установлена дополнительная бронеплита, для защиты от ПЗРК противника на фюзеляже смонтированы контейнерные АСО-2, в каждом из которых размещено 32 патрона-ловушки ЛО-56, отстреливаемых автоматически с заданными интервалами (в дальнейшем для обороны от более эффективных ПЗРК "Стингер" число контейнеров с ловушками было увеличено до 20).