李天于1973年初又回到601所仍在气动室导数组工作，当时正赶上歼8设计定型工作阶段，他马上参加到影响定型的关键问题的攻关中去。那时所里承担着歼8白天型、歼8Ⅰ型（全天候）、歼8Ⅱ型（两侧进气），接着又搞歼8Ⅲ型和歼8出口型等歼8系列飞机的研制工作。除此之外，所里还进行过歼9、歼13、轻型轰炸机和垂直起落飞机、舰载技术的设计工作。由于种种客观原因，有些机种研制工作半途而废，但是参研人员却得到基本功的训练，增加了不少设计知识和技术储备。李天为研制成功的飞机如歼8系列飞机、受油机、歼11和舰载技术做了大量工作，他为实现国防现代化增强我军防卫力量做出了贡献。
国产战机翱苍穹，
浩瀚天海筑长城。
雄鹰长空冲霄汉，
舰载远航缚蛟龙。 为国争光
李天在绥中县加碑岩公社东梢树大队东道子小队的大山沟里，一待就是三年。清华大学的高才生，在艰苦的环境中，“卧薪尝胆”，刻苦学习，勤奋工作，最大的收获就是一种特殊意志的磨炼。“夫君子之行，静以修身，俭以养德，非淡泊无以明志，非宁静无以致远。夫学须静也，才须学也。非学无以广才，非志无以成学。”李天正像诸葛亮《诫子书》中说的那样，品德高尚，德才兼备是依靠内心安静，精力集中来修养身心的，是依靠俭朴的作风来培养品德的，不看清世俗的名利就不能明确自己的志向，不身心宁静就不能实现远大理想。学习必须专心致志，增长才干必须刻苦学习，不努力学习就不能增长才智，不明确志向就不能在学习上获得成功。三年的插队生活，是对他进行的一次严峻考验，农村艰苦生活并没有动摇他的“志当存高远”的信念，他的航空报国之心一点没有改变，“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春。”李天回到所里很快投入到新机研制工作中去，进一步发挥自己的聪明才智，要用更多的科研成果为国争光。
1973年初回所后，他仍回气动室导数组工作。这时气动室主任是管德，书记是谢青山，副主任是方宝瑞和李明。顾诵芬在总师办任总设计师。原导数组与模型试验组合成一个大组，有二十几人，由王惠轩任组长。当时所里承担歼8白天及全天候定型工作、歼6后继机的方案研究工作。开始组里让他参加由方宝瑞副主任领导进行的歼6后继机的方案研究工作，他参加该项工作之前已有了4种机翼方案，但平尾是采用斜轴还是直轴，垂尾和腹鳍方案也未定。方主任让他负责平尾和垂尾的选型设计和试验工作。他接受工作后，很快把前面做的工作以及方案的计算、试验报告熟读后，开始计算和设计平尾、垂尾的方案，通过计算分析选了3种直轴和2种斜轴平尾参数，5种垂尾参数进行模型和风洞试验。当时风洞测试记录水平仍很低，大量的风洞试验数据仍是靠大家在方格纸上点点和画曲线，这项工作花去了很多时间，分析总结和写报告的时间就显得紧张了。通过试验及综合分析，对比计算，最终选定了直轴平尾和一种效率较高的垂尾。
在歼8定型阶段，有几个关键问题没解决而影响定型，其中之一是放减速板振动大的问题。当时，设计减速板时只考虑了气动效率，即选用了小面积大开度（开65度）方案，而忽略了振动问题，由于放减速板开65度，角度太大引起气流分离，造成飞机强烈振动，当把减速板的开度减到45度时，振动解决了，但阻力增量也减少了，飞机减速性差而达不到要求。这成了歼8飞机定型的一个拦路虎。为解决此问题，所里成立攻关组，任命李天为组长。李天通过在低速风洞中流态观察及试飞测量发现，振源来自减速板后的气流分离及从减速板两侧形成类似卡门涡街的旋涡，该旋涡不断形成并不断流走，每当旋涡流走时，绕流流线会产生振荡，如此反复的非定常运动会产生低频压力脉冲，当这种旋涡从平尾附近流过时，容易引起平尾的结构响应而使飞机产生强烈的振动。在不能再增大减速板面积的前提下，他提出在减速板上采用开孔的办法来消除振动，通过孔的高能气流可将板后拖出的大旋涡分割成小旋涡，经过黏性耗散绕流流线的振荡减弱，因而其脉动压力强度也大大下降，不易引起平尾结构响应。由于孔的边界层作用，对板的阻力影响不大，可以起到增阻减振的目的。然而，孔的形状、大小、位置却是设计的关键。为获得定量结果，在国内首次开展了在高速风洞中对在减速板上开孔进行了系统的减振增阻研究。当时，仅找到两份国外有关低速风洞试验报告，没有国外关于这方面的高速风洞试验报告，李天请626所的天平专家陈广玉设计了一种专门测阻力和纵向力矩的二分量天平，还设计了装有可以测尾流脉动压力的kulit动态压力传感器的探头和支架。李天设计了多种开孔方案的减速板，采用在高速风洞试验中同时测阻力及减速板尾流脉动压力的方法，得到了既满足增阻又不产生强烈振动的减速板开孔方案。通过风洞试验选出了6种对增阻减速有效的开孔减速板进行了装机试飞验证，通过试飞证明在风洞试验中所选方案是正确的，试飞结果与风洞试验结果基本一致，证明在减速板上开孔是消除振动，但阻力效率又不下降的好方法，为设计高效率减速板提供了有价值的参考资料。最后选出一种开孔方案的减速板再次装机试飞，飞行员反映振动明显减小，可以接受，而飞机的减速性同时达到设计指标。从而很好地解决了歼8定型中的一个拦路虎。该成果获航空工业部科技进步二等奖。李天排名第一。
李天（左三）和沈阳空军司令员等留影
歼8机定型后，顾诵芬总师提出为装大口径雷达，将歼8机头进气改为两侧进气。为加快进度，只动29框前的机身。方案出来后进行气动特性计算，发现由于前机身改成两侧进气，前机身侧面变得平直，歼8原来圆形截面的前机身变成立椭圆形，其侧向力较原型加大，且在重心之前，造成了偏航力矩导数（Cnβ即方向安定性）减小，使歼8Ⅱ在最大马赫数时的Cnβ值达不到设计指标。李天与顾总商量，因歼8垂尾面积已很大了，不能再加大面积了，他建议将原来两片侧向小腹鳍改成单片大腹鳍，但为防止着陆时擦地，必须做成可收放式的。刚好米格-23是采用这种形式的可以参考，结构问题迎刃而解，关键是选多大面积及什么样的平面形状的腹鳍才能产生所需要的Cnβ值。他通过计算和分析，经多种方案选择、对比，从中选出3种方案进行高速风洞试验选型，他从头到尾参加试验、画曲线、分析数据，最后选定了一种腹鳍方案，经顾总批准，由结构室发图，工厂生产。在歼8Ⅱ定型试飞中，其最大飞行马赫数超过了设计指标，表明该腹鳍方案正确，保证了歼8Ⅱ飞机顺利定型。
歼8Ⅱ飞机设计定型后开始装备部队使用。空军对歼8Ⅱ期望很大，不仅由原5个挂架改成了7个挂架，而且希望能挂各种空地武器，这不仅使飞机的重量[1]增加，各种外挂物的尾流还严重影响平尾效率，增大了飞机起降速度，不满足空军的要求。歼8Ⅱ机翼为大后掠小展弦比机翼，根据俄罗斯中央流体动力研究院的结论，对这种小展弦比******飞机的后缘襟翼的偏度只能到24．5度，不能再大了，因此飞机起降时升力系数比较小。这时李天已调到总师办任气动副总师（1985年10月），他与气动室的同志研究，提出要打破这个框框，增加襟翼的偏度，他查阅了大量资料，系统地研究了增大襟翼偏度时，用襟翼缝隙的气流控制流动分离的方法，并研究了襟翼偏度与最有利缝隙大小的密切关系。
他提出将襟翼偏度增大到30度，通过选择有利缝隙宽度来控制其气流分离，以达到增大升力的目的。经过计算和分析，确定大偏度后缘襟翼具有不同缝隙宽度的方案，模型加工完成后，他亲自率队到北京航天部701所的低速风洞去做选型试验。试验实行两班倒，他为了及时分析数据，白班除中午小睡一会儿，一直跟全班。晚饭后他又与晚班的同志一起参加试验和研究试验结果，直到午夜才回宿舍。通过一周的奋战，终于得到了襟翼偏度与襟翼缝隙大小的关系，试验结果证明了小展弦比******飞机的襟翼偏度通过控制襟翼缝隙大小可以增大到30度，并选出了襟翼偏度30度时可获得最大升力的最佳襟翼缝隙的尺寸。试验数据表明，该方案可使着陆升力系数增加20%左右。试验回来后，经顾诵芬总师批准，将歼8Ⅱ飞机襟翼改为下偏30度，缝隙按试验选出的尺寸控制。改装后，经试飞验证，采用这种襟翼可使飞机起降速度降低10%左右，改善了歼8Ⅱ飞机的起降特性。
空军决定在歼8Ⅱ上挂装一种新型中程拦射导弹，其弹翼很大，为获得其气动特性，进行了高低速风洞试验。低速试验发现，在放襟翼时，该导弹使全机焦点前移，而变成静不安定状态。为解决此问题，李天副总师领导气动室的同志先在29基地的水洞中进行流态观察试验，发现襟翼洗流与导弹弹翼气流相耦合对平尾造成强下洗流。他提出通过在机翼上表面的襟翼前加翼刀的方案，用翼刀改变襟翼洗流位置使其避开弹翼尾流，消除耦合作用以减弱对平尾的下洗影响。然后在低速风洞中进行测力试验，选不同形状和位置的翼刀，通过试验及分析试验结果，最终选出了位于襟翼前加一个前宽后窄形的小翼刀，可使带中程导弹放襟翼时的全机焦点前移量减小，保证了纵向力矩随迎角变化变为安定的了，从而解决了带多种外挂物对飞机起降特性的不利影响。
在歼8Ⅱ飞机上挂中型拦射导弹在国内是首次，在空中发射更没有进行过。为了保证飞机飞行中安全发射，对飞机挂中距导弹的状态必须做风洞捕获轨迹试验（CaptiveTrajectoryTest，CTS），目的是通过风洞试验来判断发射导弹时是否会与飞机相碰撞，这是判断导弹运动轨迹是否会危及飞行安全的重要依据。所谓CTS试验，又称可控轨迹试验，它是一种先进的、风洞和计算机一体化的测量飞行器投放外挂物投放轨迹的试验，试验装置复杂，技术难度大，当时国内风洞还不能做这种试验。为了保证发射安全，1985年初，顾诵芬总师通过飞机局王若松局长批准，准备去法国宇航院莫当1．75米跨超声速风洞做试验，经过多次与法方谈判与技术协调，签订了试验合同。所里决定由李天带队，二室的郭金锁和626所的王辰生三人组团去完成试验，并学习和掌握试验方法及熟悉试验设备。他们于1985年10月去法国，经过10天试验，圆满完成任务回国。这是李天带队第一次出国访问，在莫当风洞试验时，法方给他们每人1500法郎做零用钱，他们认为国家已给补助了，回国时如数将法方给的法郎交给了航空工业部外事局。通过这次合作，不仅得到了导弹发射轨迹数据，还掌握了试验设备情况以及如何进行试验与计算的方法，为后来发展和建立我国捕获轨迹试验设备及开发计算方法提供了非常重要的参考资料。这种试验比较复杂，除把载机模型支撑在支架上外，还有一套可六自由度运动的支撑导弹的运动机构。导弹比较小，为测其气动力需要加工直径5毫米左右的六分量天平。试验时，把导弹放在挂架上的一个起始位置上，测出该位置导弹的气动力，然后将此气动力、导弹推力、导弹的质量、惯性矩一起代入飞行力学运动方程中，由风洞外的计算机实时算出在Δt时间后导弹应运动到的下一个位置，然后计算机自动控制六自由度机构伺服系统将导弹移动到该位置。这时，计算机再根据在该点测得的导弹的气动力及导弹的推力及质量、惯性矩等代入飞行力学运动方程中算出第二个Δt时导弹应运动到的位置，依此连续做下去，直到导弹运动到飞机机头前边为止，进而得到导弹在发射过程中的运动轨迹，按x、y、z坐标给出，从中判断导弹发射过程的运动轨迹与载机的三坐标距离是否存在不安全因素。
为了能用理论计算方法模拟飞机与导弹的相对运动，李天在先进气动布局课题里设立了这个题目，请北航张启南教授（气动力学）、肖叶伦教授（飞行力学）及601所二室王兆千等组成数值计算课题组，经过四年多的努力，开发出了可以计算飞机发射导弹时导弹相对飞机的运动轨迹。为了保证软件方法开发的正确，李天头三年只给他们有关飞机与导弹等的原始数据，而风洞试验结果不提供，留做考察方法时用。因为若先把试验结果给他们，会使他们产生一种依赖性，在试算时经常与已知结果对比，只要凑上就行的做法会影响计算方法的通用性和准确性。这也促进了他们更加认真地开发软件。最后开发出的软件计算结果与试验结果比较吻合，并获得了航空工业部科技进步二等奖。
601所退休高级工程师杨永和回忆说：“当年我在结构室参加由李天任组长的歼8定型排振工作，感觉李天人特别好，能和群众打成一片，没有一点架子，能把大家团结在一起共同奋斗，解决了不少关键问题，我特别愿意和他一起工作。排振工作结束后，我就从结构室调到了总体室。李天院士给我留下了非常美好的印象，他确实是我们学习的榜样。”