Институт стал лидером в области пионерских исследований верхних слоев атмосферы на ракетах- лабораториях, исследований вопросов вхождения аэродинамических космических аппаратов в атмосферу на моделях серии «БОР». Особое место в истории ЛИИ занимают работы по программе многоразового воздушно-космического аппарата «Буран», в рамках которой в институте был сформирован отраслевой комплекс подготовки космонавтов-испытателей, а в 1983–1988 гг. создана целая серия летающих лабораторий на базе самолетов Л-39, МиГ-25 (три ЛЛ), МиГ-31, Су-7 (две ЛЛ), Су-17, Су-24, Ту-134, Ту-144, Ту-154 (три ЛЛ). Именно в ЛИИ 10 ноября 1985 г. состоялся первый атмосферный полет аналога «Бурана» — самолета БТС-002 с четырьмя воздушно-реактивными двигателями, а затем, вплоть до 15 апреля 1988 г., — еще 23 полета, в ходе которых отрабатывались особенности аэродинамики аппарата и его автоматическая посадка. К сожалению, с распадом Советского Союза все работы по программе «Буран» были свернуты. Институт тем не менее продолжал исследования по аппаратам с высокими скоростями полета. В этом году, наконец, удалось получить финансовую господдержку и начать работы по подготовке и проведению совместно с ЦИАМ исследований гиперзвуковых режимов полета на экспериментальном аппарате ГЛЛ-АП с прямоточным воздушно-реактивным двигателем на крейсерских скоростях, соответствующих числам М=5– 7.

В постсоветские годы из-за серьезных проблем с финансированием работ активный парк летающих лабораторий ЛИИ сократился буквально до считанных машин, способных еще подниматься в воздух. Из-за исчерпания ресурсов и отсутствия средств на их продление в 90-е гг. и первое десятилетие нового века пришлось поставить на прикол все ЛЛ на базе Ту-16 и часть ЛЛ и СКИП на базе Ил-76. Из всех имевшихся в институте тяжелых летающих лабораторий, наряду с двумя Ил-76ЛЛ и СКИПом, в строю остается только одна Ту-154ЛЛ (RA-85317) с изменяемыми в полете характеристиками устойчивости и управляемости, подготовленная в 1987 г. на базе опытного Ту-154М № 317 для исследований по проблемам создания перспективных неманевренных самолетов и их систем управления.

Аналогичная ситуация и с некогда весьма обширным «истребительным» флотом ЛИИ. Несколько лет назад был списан последний летавший в институте МиГ-25ПУ (бортовой № 02), использовавшийся в последние годы главным образом для коммерческих полетов с зарубежными энтузиастами авиации во второй кабине. Перестала летать и одна из последних в стране «спарок» МиГ-21УМ (№ 62). На ремонте сейчас находится единственный МиГ-29УБ (№ 84), который еще можно вернуть в небо — ожидается, что вскоре он сможет снова подняться в воздух.

Не лучше дело обстоит с институтскими истребителями семейства Су-27. В начале 90-х гг. в ЛИИ по инициативе Анатолия Квочура была создана пилотажно-исследовательская группа «Летчики-испытатели», позднее преобразованная в «Пилотажно-исследовательский центр» (ПИЦ). При поддержке спонсоров Анатолию Квочуру удалось добиться получения с заводов в Комсомольске-на-Амуре и Иркутске трех новых самолетов — Су-27П (№ 595), Су-27ПД (№ 598) и Су-30 (№ 597). Помимо участия в разного рода авиасалонах и авиашоу по всему миру, летчики ЛИИ и ПИЦ под руководством Квочура проводили на этих машинах большой объем исследований по авиационной эргономике, внедрению систем спутниковой радионавигации, выполнили целую серию рекордных сверхдальних перелетов с неоднократными дозаправками в воздухе.

Опытный Су-30 № 597 (серийный № 01–02), один из трех новых истребителей «Сухого», полученных ЛИИ в начале 90-х гг. по инициативе Анатолия Квочура, до сих пор активно