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在此之后，歼8II 又经过不断的改进，形成了今天闻名遐迩的歼8 系列重型歼击机。并作为我国的主力歼击机，承担起构架我伟大国土防空圈的重任。
一、实战的需要
1960年末至1961年春，为了缓解与美国对峙所带来的巨大压力，赫鲁晓夫向中
国表达了缓和两国关系的意愿，自1959年来一度剑拔弩张的中苏关系稍见好转，虽然两国在1961年秋苏共召开22大时便因中国反对批判斯大林而再度闹翻并彻底决裂。但对中国空军而言，这段为时不到一年的“二次蜜月”却给他们送来了一个极为珍贵的礼物——米格21战斗机。
1962年，直接从苏联引进的12架米格21战斗机开始以“歼击7型”战斗机的编号加入中国空军服役。而当时它最主要的作战对象便是凭借着自己过人的高空性能时常游弋于中国上空的美制U—2型高空侦察机。
应该说，在60年代初期，不要说在中国空军中，就是以当时的国际标准来衡量，歼7也堪称是一种性能优良的战斗机。但是，从1963年冬季至1964年初，歼7飞机在其参加的一系列高空作战中陆续暴露出其升限留空时间短、高空高速性能差、没有雷达和高空机动性差等缺陷。另外，在作战火力和起飞着陆性能上也有待加强和改善。
实际的作战需要压倒一切！刚刚开始尝试完全独立自主的中国航空工业立即以米格21为基础开始着手进行新一代战机的开发工作。
二、一波三折的选型过程
自1964年初开始，三机部601所就开始考虑改进歼7，以满足高空作战要求。1964年10月25日，六院在沈阳601所召开了“米格一21和伊尔…28改进改型预备会”。会上，601所提出了米格…21的两种改型方案：
第一种方案为米格21渐改型：飞机气动外形则参照米格一21飞机，不做大的改变，同样采用机头进气模式，发动机则由单变双，装用两台涡喷7发动机的改进型。简单的说，该机就是将米格21的放大版本。
第一种方案则为米格21大改型：飞机的气动布局做了较大的修改——采用机身两侧进气模式取代了米格21的机头进气模式，以留出机头空间安排新型机载雷达，发动机则继续采用单发布局，但是从新选用了606所新设计的推力为8500千克的加力式涡轮风扇发动机——即我们前文提到过的涡扇6型发动机，取代了米格21原有的涡喷7型发动机，以满足该机飞行性能提高所带来的动力需要。
从最初的设计指标上看，两种方案的飞行性能均与美国的F…4B相当，即升限20000米，最大马赫数2．2，基本航程l 600千米，重量约10吨。
1965年1月12—17日，三机部在北京召开了航空工业企事业单位领导干部会，会议期间又专门由段子俊副部长主持召开了新机研制工作座谈会。考虑到当时国际航空业上对于涡扇发动机的研究也是刚刚起步，而我国航空业也仅仅具有仿制和改进苏式涡喷发动机的经验，出于新发动机的研制周期可能会因此而延误的担心，所以会议一致同意以米格…21为原型机搞双发设计方案，从而确定了歼8的研制方向。
虽然单纯的从技术指标来看，第二种方案无疑具备更大的吸引力。但考虑到我国航空工业直到1967年才基本掌握米格21生产技术的现实，选择第一套方案无疑更为务实稳妥。
根据最初的决定，601所按照原本提出的第一方案，在摸透米格…21的同时，对国内外有关技术情况进行了调研，提出了歼8飞机的初步战术技术要求，并于1965年3月19日上报六院。
作为米格21的直接改进型，该方案的指导思想主要是根据米格21在实战中暴露出来的不足进行多种极富针对性的改进——突出高空高速性能，增大航程，提高爬升率和加强火力。
具体的性能指标要求是：
1、使用升限19000～20000米
2、最大平飞马赫数2．1～2．2。
601所设想1967年歼8飞机完成首飞，1970年能小批装备部队。在随后的时间里，歼8飞机很快得到了批准，并定下了试制的具体时间表。
虽然已经选定了歼8方案，但考虑技术储备的需要，同时也是顾及到为部队提供另外一种可能的选择。三机部决定在进行歼8战机研制的同时，在小范围内开展对于新型单发战斗机、涡扇发动机和中程空空导弹的技术论证工作。
1965年4月12日，三机部正式向601所下达了《关于开展歼9飞机方案设计》的通知，要求在两个方面进行方案论证和比较，从中选一作为歼9的最终定稿：
1、突出歼击性能，兼顾截击作战和对付低空高速目标，最大马赫数2．3左右，升限20000米左右，航程要大，作战半径大于450千米。
2、突出截击性能，兼顾歼击作战，最大马赫数2．4～2．5，升限21～22千米，作战半径350千米。
飞机总重量则要求控制在14吨左右。
1966年4月1日，三机部向国防工办，国防科工委呈报了《歼9飞机设计方案》。国防科工委开会审查了歼9飞机的设计方案，并向军委呈报了《歼9飞机战术技术论证报告》。中央军委在审查了两个方案后，最终决定按第一方案研制歼9飞机，并在设计指标上进行了一定的改动：最大马赫数2．4，升限21000米，最大爬升率200米/秒，最大航程3000千米，作战半径600千米，续航时间3小时。
三、艰难跋涉
如前文所述，歼9在设计之初便被设定为米格21的大改型，在技术继承性上明显要低于采用“渐改”方案的歼8，这在提升飞机性能的同时也大大的增加了该机的研制难度，更为不利的是，在歼9的研制过程中，军方的性能要求一改再改，迫使研发部门不得不一再的修改设计方案，对歼9的正常研发造成了极为不利的影响。
根据歼9的最初研制要求，1965年起，601开始进行歼9气动布局参数的选择，选出了4种机翼平面形状，即：
1、前缘后掠50度的后掠翼
2、后掠57度的三角翼
3、前缘后掠55度的后掠翼
4、以及双前缘后掠角的双三角翼
601所对四种机翼平面形状方案均做出了模型，进行了风洞实验。
其中主要是考虑采用后掠翼还是三角翼，后掠翼和三角翼都是采用前缘后掠的方法来增加机翼的临界马赫数。但是如果超音速飞行增加到马赫数为2．0时，要采用亚音速后掠翼方案就必须使前缘后掠角大于60。，但前缘后掠角过大，翼根结构受力就会恶化，将增加结构重量；另外，低速时空气动力特性也将恶化，升力下降，阻力增加，将直接影响到战机的机动能力，故采用大后掠翼很不利。而三角翼则比较适用，不但具有后掠翼所具有的优点，而且比较长的翼根弦长保证了根部结构受力状况，减轻结构重量，还有助于保证飞机的纵向飞行稳定性。所以601所淘汰了前三个方案，又把三角翼的前缘后掠角改为55度，称为歼9 IV方案。
歼9 IV方案是一种正常布局形式的三角翼方案，外形上除机头改为两侧进气外，其余均与歼7、歼8相同，类似于FC—1的早期型——歼7CP的气动外形，只是尺寸上要大得多。可以看作是米格21的两侧进气放大型，由于这种方案对米格—21的改动并不算很大，所以成功的把握性挺大。
但从1966年第四季度到1967年初，经过风洞实验发现，歼9 IV方案的机动性不够理想，于是又提出无尾三角翼方案，称V方案。V方案是两侧进气的无尾三角翼飞机，外形上和闻名遐迩的法国“幻影”系列战机颇有几分相似，该机采用前缘后掠角60度的三角翼，翼面积达62平方米。由于机翼面积极大，翼载荷相应降低，V方案的机动性较IV方案相比有了明显的提升，但升降副翼的刚度和操纵功率问题以及零升力矩带来的操纵困难却难以解决。
在此期间，作为歼9直接竞争对手的歼8则发展的较为顺利。1966年底，601所完成了全部图纸设计工作。8月由112厂开始试制两架原型机，1968年6月，歼8战斗机的01号原型机总装完成。12月19日完成首次地面滑行，虽然滑行中前轮摆振严重，紧急刹车时左侧主轮轮胎爆破。但是歼8仍于1969年7月5日由试飞员尹玉焕驾驶，在112厂完成了首次航线起落试飞，历时30分钟，试飞中飞行高度3000米，速度500千米／小时。
随着“文化大革命”干扰，两机的研制工作相继陷入了停顿状态。
1968年3月，六院召开了“动员落实歼