В связи с установкой новых систем и аппаратуры, перекомпоновали размещение приборов и оборудование в кабине лётчика. Ряд из них был заменён на более совершенные. Так, вместо УАП-1А на приборной доске установили комбинированный указатель углов атаки и перегрузок УАП-4, новый навигационно-плановый прибор ПНП-72-6М (взамен НПП), индикатор станции «Берёза», изменили размещение некоторых приборов и пультов управления. Самолёт комплектовался системой автоматического управления САУ-23БИ, инерциальной курсовертикалью ИКВ-8 и системой управления вооружением СУВ-2-26.

Для повышения безопасности и обеспечения надёжности пилотирования на околокритических углах атаки на самолёте была внедрена активная система ограничения углов атаки, активно воздействовавшая на управление машиной. Ручку управления оснастили ограничителем хода с толкателем, который препятствовал выводу самолёта на опасные углы. При энергичном взятии ручки на себя шток толкателя отправлял её вперед, причём скорость его хода зависела от темпа задирания носа, исключая возможность динамического заброса на больший угол.

Массивная «Кайра» (моноблок 11С1 весил 143 кг), новые системы и вооружение заставили изыскивать пути экономии массы. В жертву ей были принесены бронеплиты, прикрывавшие кабину лётчика. Заказчик возражал против ослабления защиты, однако убедительным доводом стала достигнутая возможность наносить удары с большей, чем раньше, дистанции, оставаясь за пределами досягаемости стрелкового оружия и ПЗРК. Всё же возросшую массу оборудования полностью компенсировать не удалось, масса пустого самолёта увеличилась почти на тонну и достигла 11 860 кг. Нормальная взлётная масса с одной тонной бомб составила 17 880 кг, и лётчики жаловались на трудность руления на «Кайре», неохотно поворачивавшей даже на бетонке. Позднее боевой опыт применения истребителей-бомбардировщиков различных типов на Ближнем Востоке и в Афганистане заставил пересмотреть вопрос о защите лётчика. В ходе доработки по бюллетеню, начавшейся в 1988 г. и проводившейся прямо в полках, МиГ-27К всё же получил боковые бронеплиты кабины.

Значительно усилилось и пополнилось управляемое вооружение, для которого, в принципе, и создавалась эта модификация. При этом многие типы боеприпасов, в свою очередь, разрабатывались под конкретный самолёт. После долгого перерыва с середины 1950-х гг., когда в связи с «ракетным бумом» все работы над управляемыми бомбами были свёрнуты, в Государственном научно-производственном предприятии «Регион» под руководством Н. Привалова возобновилась разработка корректируемых авиабомб. «Первой ласточкой» стала КАБ-500Л, изначально предназначенная для вооружения МиГ-23БК. При собственной массе в 534 кг она имела мощную фугасную боевую часть массой 360 кг (от термостойкой авиабомбы ФАБ-500Т) и предназначалась для поражения малоразмерных неподвижных и подвижных целей в условиях визуальной видимости. Наведение бомбы на цель осуществлялось по отражённому излучению с помощью системы лазерного целеуказания. В лазерную полуактивную флюгерную головку самонаведения типа 27Н входили флюгерный насадок с оптическим координатором цели, закреплённый на карданном подвесе на штанге головки, и электронно-вычислительное устройство, расположенное в конической части корпуса бомбы. Приёмное устройство координатора цели включалось после сброса бомбы, начиная отслеживать цель по отражённому от неё лазерному излучению, а блок управления и автопилот направляли бомбу. Дальность захвата цели — 3,5–6 км при метеорологической видимости 10 км. В ходе испытаний было достигнуто круговое вероятное отклонение 5–6 м. Сброс бомб мог выполняться как одиночно, так и залпом.

Кабина МиГ-27К. Справа от прицельно-пилотажного индикатора ИПП-2-53 виден экран ИТ-23М с защитным тубусом, а над ним фотоконтрольный прибор СШ-45.

Вид на отражатель прицельно-пилотажного индикатора ИПП-2-53 при работе ПрНК в режиме «Ручное управление» при атаке колонны танков на полигоне. Индекс «С» («Скоба») информирует летчика о разрешении на применение оружия.

Работы, начавшиеся в 1972 г., уже через три года успешно завершились передачей изделия в серийное производство, и с 1976 г. КАБ-500Л стала поступать на вооружение, а вскоре за ней — и КАБ-500Л-К с кассетной боевой частью, снаряжённой кумулятивными боевыми элементами, предназначавшимися для поражения бронированных целей.

Позднее арсенал машины пополнили и новые КАБ-500Кр и КАБ-500ОД, оснащённые телевизионно-корреляционной ГСН в вариантах с проникающей или термобарической (объёмно-детонирующей) боевой частью. Эти бомбы создавались в «Регионе» под руководством Б. Е. Мерцалова. Телевизионная гиростабилизированная головка самонаведения с корреляционным алгоритмом обработки информации о цели состояла из оптико-электронной части, установленной на трёхстепенной гиростабилизированной платформе, и электронного блока обработки информации, расположенных в едином корпусе. Головка обеспечивала наведение бомбы на цель при освещённости от полумрака до ясного дня и контрасте ориентиров на местности 0,2. Дальность захвата цели типа самолёта на стоянке при метеорологической видимости 10 км — 5–9 км. Бомбы КАБ-500Кр применялись для поражения неподвижных объектов и могли сбрасываться только одиночно с горизонтального полёта или пикирования в диапазоне высот 500 — 5000 м. После обнаружения цели визуально и целеуказания включалась ТВГСН бомбы и изображение, получаемое с её телевизионной системы, выводилось на экран ИТ-23М. После «привязки» к объекту атаки электронного перекрестия, ТВГСН запоминала положение цели, «цепляясь» к хорошо заметным ориентирам (не менее трёх) и переходила в режим автосопровождения. После сброса бомба шла к цели без дальнейшего управления с носителя, полностью реализуя принцип «выстрелил и забыл». Круговое вероятное отклонение бомб составляло 4–5 м.

МиГ-27К из 58-го апиб, оснащённый двумя подвижными пушечными установками СППУ-22-01 с пушками ГШ-23 калибра 23 мм.

Применение корректируемых авиабомб могло выполняться в режимах «ПКС» или «АКС». В последнем случае обеспечивалась более высокая вероятность поражения цели при условии, чтобы местность была не однотонной и достаточно хорошо освещённой.

Помимо КАБ, арсенал самолёта пополнили новые типы управляемых ракет. Бомбы, обладая точностью, не могли обеспечить дальности нанесения удара, что позволило бы выполнять атаку вне досягаемости средств ПВО. В состав вооружения машины, помимо использовавшейся ранее Х-23М, вошли ракеты Х-25, Х-29Л и Х-29Т. Аппаратура радиокомандного управления Х-23М была снята с самолёта и размещена в подвесном контейнере «Дельта-НГ2». Это позволило сэкономить 65 кг массы, высвободить компоновочные объёмы и более гибко использовать вооружение, не возя постоянно, а лишь при необходимости, используемое оборудование.