Доводка двигателя на заданный сточасовой ресурс от начала проектирования до проведения чистовых испытаний заняла 4,5 года вместо трех по плану. Причинами такой задержки стали как устранение выявлявшихся при испытаниях дефектов, так и то, что серийные заводы не были подключены к этим работам в связи со срочными работами по доводке и серии других изделий. Первый АЛ-21 Ф на Омском моторостроительном заводе (ОМЗ) им. П.И. Баранова был собран только в ноябре 1970 года. Двигатели этого типа начали выпускать также на московском "Салюте.
Пока шли работы над новым двигателем, из Вьетнама в ОКБ А. М. Люльки в хорошем состоянии был доставлен "трофейный" двигатель Дженерал Электрик J79-GE со сбитого американского истребителя F-4 "Фантом II". Изучение двигателя показало его хорошую технологическую отработку, качественное изготовление и сборку. Интерес представляла как сама конструкция двигателя, так и некоторые его агрегаты, удачно скомпонованные и тщательно отработанные. Ряд технических решений, "подсмотренных" у заокеанских "коллег", был принят и внедрен в ходе доводки нашего двигателя. Так, замена первой ступени компрессора позволила форсировать ТРДФ по тяге, были разработаны более производительные топливные и форсажные насосы, а для предупреждения помпажа компрессора и автоколебаний лопаток "нулевой" ступени при стрельбе ракетами двигатель оборудовали системой упреждения поворота направляющих аппаратов. Система обеспечивала устойчивую работу компрессора при скачках температуры потока на входе. В своей работе она использовала развитую систему механизации компрессора с управлением его всережимными поворотными ступенями и всережимными створками регулируемого сопла и работала по командам, поступающим от блока предупреждения срыва. Если все же возникала угроза помпажа, о чем свидетельствовал рост температуры газов, система глушила его возникновение, на доли секунды прекращая подачу топлива, переводя поворотные лопатки в безопасное по срыву положение и, затем, автоматически вновь выводя двигатель на режим.
Очередным этапом в создании АЛ-21 Ф стало требование об увеличении тяги двигателя без существенных изменений его габаритов, а только за счет повышения параметров самого двигателя. Рост аппетитов заказчика имел свое обоснование: нетрудно заметить, что по первоначальному заданию для нового двигателя достаточной считалась тяга даже меньшая, чем у предшественника АЛ-7Ф-1. Просчета здесь не было — двигатель поначалу предназначался для использования в "спарке" силовой установки будущего Су-24, обеспечивавшей достаточные характеристики. На одномоторных машинах ощутимой была недостаточность тяги нового двигателя, что и повлекло требования "добавить газку". Эта инициатива исходила прежде всего от микояновцев, рассматривавших АЛ-21 Ф в качестве резервной силовой установки для своего истребителя МиГ-23. В конечном счете, микояновское ОКБ остановилось на более привычном для него изделии двигателистов С.К. Туманского, однако вышло так, что запросы микояновцев сыграли в пользу конкурентной фирмы — наработки по теме АЛ-21Ф нашли самое конструктивное применение у суховцев. К этому времени мотористы ОКБ А.М. Люльки уже заканчивали проектирование и изготовление улучшенного АЛ-21 Ф-2. Но и он не позволял достичь требуемых характеристик. В связи с этим работы по нему были вскоре прекращены и с середины 1969 года на чертежных досках конструкторов стали прорисовываться контуры более перспективного АЛ-21 Ф-3.
На этой модификации установкой дополнительной (так называемой "нулевой") ступени на входе в компрессор добились значительного увеличения расхода воздуха на входе. Регулировка компрессора осуществлялась поворотом входного направляющего аппарата, а также передней и задней групп лопаток направляющих аппаратов, общим числом в десять механизированных ступеней — пять передних и пять задних (неподвижными оставались только средние ряды). Управление компрессором позволяло обеспечить устойчивую и экономичную работу двигателя в различных режимах и условиях полета за счет достижения согласованной работы ступеней и бессрывного обтекания лопаток путем их рационального поворота относительно набегающего потока воздуха (можно сказать, "подстройки" к оптимальным условиям работы каждой ступени компрессора). Согласованная работа регулируемых ступеней повышала устойчивость работы компрессора, предотвращая вероятность помпажа и забросов температуры (особенно на переходных режимах при резких дачах управления двигателем).
Надмоторная часть статора компрессора покрывалась специальным "мягким" слоем, защищавшим торцы рабочих лопаток от износа, поддерживая минимальные радиальные зазоры. Большинство деталей компрессора, включая средний корпус, диски ротора, лопатки направляющего аппарата и рабочие лопатки ступеней с 0-й по 11-ю выполнялись из титановых сплавов (кроме трех последних ступеней, с 12-й по 14-ю, которые первоначально также выполнялись из титана, но в ходе серийного выпуска были заменены на стальные). Степень сжатия воздуха в компрессоре удалось поднять с 12,7 у базового АЛ- 21 Ф до значения 14,6 (у предшественника АЛ-7Ф-1 этот параметр составлял только 9,1). Кроме того, в отличие от предыдущего образца, ступени компрессора были выполнены малонагруженными — степень повышения давления в одной ступени, в среднем, составляла 1,17, а не 1,22, как у АЛ-7Ф-1, что в сочетании с пониженными значениями скорости воздушного потока во всех ступенях обеспечило снижение механических нагрузок на лопатки.
