В ОКБ Сухого были переданы габаритные чертежи новой пушки для проработки ее размещения на самолете. Оказалось, что в отличие от ТКБ-645, одноствольное орудие свободно размещается в выделенных для нее компоновочных объемах правого буля самолета. В октябре 1974 г. в ОКБ был построен натурный стенд Л81-Т10 с макетной пушечной установкой ТКБ-687 для натурной отработки элементов ее конструкции стрельбой. Для этих целей КБП поставило в ОКБ опытную пушку с ограниченным ресурсом. Стендовые испытания проводились на полигоне ЦНИИТОЧМАШ. Первые стрельбы из установки были очень короткими, было сделано всего 50 выстрелов. В результате стрельбы получили: разрушение дюралевой обшивки правого буля в зоне обреза ствола, трещины на ребрах и поясе переднего силового узла, трещины на трубе гильзоотвода в радиусной ее части. При этом выяснилось, что эксплуатация патронного ящика с вертикальной загрузкой вызывает большие трудности по укладке боекомплекта и зарядке пушки.
После проведения анализа результатов испытаний были разработаны соответствующие мероприятия по устранению выявленных недостатков, как в части конструкции самой пушечной установки, так и каркаса планера в зоне установки пушки. Одновременно в бригаде артиллерийского вооружения велся поиск нового решения для системы питания установки. Искомое решение было найдено неожиданно, в ходе изучения конструкции пушечного вооружения на имевшемся в ОКБ натурном образце F-5E, что натолкнуло на мысль об использовании нового принципа питания пушки на Су-27. Суть идеи состояла в том, что патронная лента навешивалась на направляющие рельсы в виде циклических гирлянд. Изготовили деревянный макет и проверили эту идею на практике — результаты оказались положительными.
В 1976 г. стенд Л81-Т10 был перепроектирован под новую систему питания и на полигоне проведены его доработки.
С ноября 1976 г. по ноябрь 1977 г. выполнили испытания стрельбой. В процессе испытаний было получено разрушение гильзоотвода и выявлена ненадежная работа питания из-за зависания и заклинивания конца патронной ленты на направляющих рельсах. Срочно были разработаны два варианта толкателей патронной ленты — механический (пружинный) и пневматический. Из-за конструктивной сложности и больших усилий при складывании механического толкателя от этой конструкции отказались, и на самолет была рекомендована установка пневматического толкателя.
Параллельно стендовой отработке в ОКБ продолжались теоретические исследования и обоснование облика пушечного вооружения. Существенную помощь ОКБ оказывали специалисты НИИАС МАП. В результате проведения специальных исследований и математического моделирования было показано, что при ведении ближнего маневренного боя подвижная пушечная установка на истребителе обладает большим преимуществом перед неподвижной. Эффективность такой установки по сравнению с неподвижным орудием возрастала в 3–4 раза, т. к. при ведении ближнего боя подвижная пушка становилась, по сути, «всеракурсным» оружием.
Таким образом, к 1977 г. были как теоретически, так и практически завершены работы по формированию облика пушечного вооружения Су-27 в варианте с пушкой ТКБ-687. Оставалось только утвердить эти решения официально. Для этого ОКБ Сухого вышло с предложением о соответствующей корректировке ТТТ на Су-27 в части его пушечного вооружения.
7 сентября 1977 г. было подписано Решение ВПК, согласно которому КБП официально было поручено разработать новую 30-мм пушку, предназначенную для установки на Су-27 в подвижном, а на МиГ-29 и Як-41 в неподвижном вариантах, а также для замены пушек НР-30 на самолетах типа Су-17М и оснащения унифицированной съемной гондольной пушечной установки.
Осенью 1977 г. на макетную комиссию по самолету Су-27 были представлены материалы по пушечной установке в двух вариантах:
— Встроенная неподвижная пушечная установка ВПУ-687 с углом установки пушки к осям самолета 0’ и боекомплектом 200 патронов;
— подвижная пушечная установка ППУ-27 в том же компоновочном объеме, что и ВПУ-687, с углами подвижности пушки +5° по горизонтали и 0-15° по вертикали вверх от осей самолета; с боекомплектом 150 патронов.
Макетной комиссией ВВС была рекомендована разработка ВПУ-687 с переходом в последующем на ППУ-27; такое решение было принято вследствие недостаточной конструктивной проработанности подвижной установки.