到所后的第一项任务
1960年12月27日，中央军委做出决定，将隶属于空军的空一所于1961年6月5日起全部归并国防部第六研究院。而为了把当时国内有限的飞机研制力量集中起来形成拳头，国家还决定把二机部航空局设在沈阳112厂的飞机设计室、哈军工参加“东风”113飞机设计的师生以及空一所全部集中起来，于1961年8月3日在沈阳成立了国防部第六研究院第一研究所（即现在的中航工业沈阳飞机设计研究所，也曾称为六院一所或601所）。
1963年9月，以优异成绩从哈军工毕业的李明，被分配到国防部第六研究院第一研究所，同期分到601所的哈军工空军工程系的学员有近20人。
在当时，这个曾经诞生了新中国第一架自主设计的喷气式飞机——歼教1的地方，是很多航空类专业大学生心目中的技术圣殿，这里曾聚集了包括徐舜寿、黄志千在内的当时全中国飞机设计领域几乎所有专家和学者，因而被称做中国飞机设计师的摇篮。
按照规定，大学生分配到所里之后，必须先参加集训队劳动才能分到各室开始工作。两个多月的集训劳动之后，李明被分到第11研究室，即动力燃油系统设计研究室，室主任是陈嵩禄，副主任是谢顺龙。当时，陈嵩禄对新来的大学生挺重视，并希望通过锻炼使他们快速成长，早日走上科研一线。室里还给李明发了一本“基本功”教材让他自学，并要求他多了解熟悉62式（米格-21）飞机进气锥调节系统的原理与构造，为将来战斗机的改进做准备。因而在以后的工作中，李明通过翻阅资料、向老同志请教等方式，留意和积累进气道方面的知识。到室里工作不久，李明和同来的哈军工调干生很快就被任命为设计员，而其余的大学毕业生则要到部队外场锻炼半年，后来又下乡参加“四清”。
1964年1月，601所决定在总体室成立自动化专业组，沙正平任组长，李明也由11室调到自动组。
按照上级的安排，当时对62式飞机的3年摸透工作已临近结束，松陵机械厂（即现在的中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司）在601所的技术支援（当时叫散装工作队）下，已经开始进行62式飞机散装件的组装工作。而为了了解62式飞机在部队的使用情况，601所派出总体室的宋文骢、陈耀春，气动室的程映雪、王子方等人，去空三师进行调研蹲点。通过这次调研，基本了解了62式飞机在部队的使用情况，这既是对近3年摸透、消化成果的应用与深化，同时也收集到了不少62式飞机使用中存在的问题和部队反映的意见。这些意见主要有：飞机执行高空截击任务时，因纵向阻尼不足，瞄准光环上下晃动，难以进行航炮射击；飞机在超声速截击的增速过程中，由于进气锥是三级调节，进气道损失大，加速时间长，容易贻误战机；尽管62式飞机的机内载油系数比歼6增大了不少，但开加力实施超声速截击作战时，由于发动机耗油量大，作战时间短，一次截击作战从起飞到落地才25分钟左右，飞机的留空时间太短了；62式飞机采用舱盖带离式弹射救生座椅，但座高是按苏联人的标准与特征确定的，他们腿长上身短，而中国飞行员在同等身高时，腿短上身长，于是在事故应急救生中，发生了舱盖压头导致脊椎骨受伤而瘫痪等事故。
当时601所已经进入自行设计准备阶段，根据空军反馈的情况，最先考虑的就是对62式飞机进行改进。
根据所里和室里的安排，分配给李明的任务就是研究62式飞机加装纵向阻尼器和将进气锥三级调节改为随马赫数连续调节，这也是他进入601所之后接手的第一项科研任务。接到任务后，李明用飞机的纵向气动力数据进行了控制律计算分析，确定所需的舵面使用权限和阻尼器投入使用的高度速度范围等，并到所计算机室用模拟机进行了未加装与加装阻尼器前后的纵向动态特性的模拟对比，对舵机的速度也提出了要求，最后编写了方案论证报告，经组长修改后签发。设计方案完成后，李明还去了陕西阎良的618所，协调落实纵向阻尼器的研制任务。返回时，还去了庆安公司了解该公司设计所（后来合并到609所）王复华同志研制的单喷嘴挡板电液伺服阀的性能情况。回来后，李明向组里建议62式飞机进气锥无级调节的控制执行机构采用电液伺服控制方案，并绘出了采用电液伺服阀的进气道调节原理图，得到了组里的肯定。除了62式飞机，后来的歼8系列飞机的进气道调节系统也采用了这种电液伺服控制的设计方案。之后随着所里自行设计歼8、歼9飞机工作的开展，62式飞机的改进工作按上级规定移交给松陵机械厂设计科，李明到所后从事的第一项科研任务也到此结束。
到总体室工作不久，图书资料室收集编目组的宋鸣到室里反映，资料室订阅了不少外文期刊与资料，每批资料到所后都需要有选择地挑出有价值的文章或报告，制成供检索的卡片，以方便大家借阅。但是，由于收集编目组人员少，希望总体室同志能够协助工作，这样既加快了检索卡片的制作进度，也有利于大家从中广泛涉猎，各取所需。李明也参加了这项工作。这项看似帮忙性质的临时工作，却使他养成了定期去资料室查阅资料，并分类建立资料卡片的习惯。
1965年，按照中央军委的决定，国防部第六研究院所属单位人员集体转业，李明的部队生涯到此结束，依依不舍地脱下穿了14年的心爱的军装，工资、待遇都明显下降，但大家毫无怨言地服从了这一重大决定，并决心将部队的光荣传统继承与发扬光大，为国防科技事业努力奋斗。
歼9飞机的方案研究
1964年是我国航空工业贯彻执行“通过仿制到自行设计”方针的转折点，科研工作的重点开始从“以摸透米格-21为中心”逐步转到“以改进改型、自行设计为中心”。航空设计人员在完成第一和第二阶段摸透工作的基础上，针对飞机结构、系统、性能和使用方面存在的问题，进行了比较充分的战术、技术论证和必要的试验。经过3年的艰难创业，研究所初步建立起自己的科研生产条件，拥有了一支朝气蓬勃、奋发有为、专业基本配套的科研队伍，并确立了自己的新机设计方法，设计性能优于米格-21飞机的新型歼击机，已有了大致轮廓。
设计新机首先要确定方案。方案的形成则要经历酝酿论证、确定战术技术要求、确定总体方案和样机审查等阶段。其中，1964年为新机动力装置选型很值得回味。年初，六院一所（飞机所）与二所（发动机所）协调新机发动机设计时，发动机所确定的是配装一台新设计的加力涡扇发动机即单发方案（即后来的歼9方案）。但601所总师黄志千、总体室主任王南寿和布局组宋文骢等认为选用两台涡喷7甲（米格-21发动机稍加改进）技术上把握大些，既可以满足改型飞机的战术技术要求，又能缩短研制周期，早日把成果拿到手，这是双发方案（即后来的歼8方案）。最后，经过多次反复讨论，601所领导认为双发方案更符合当时的实际，支持双发方案。方案定下来了，所里确定双发方案由总设计师黄志千和总体室主任王南寿负责。单发方案也没有放弃，继续安排力量研究。
此后，六院专门为新机的研制召开会议，并要求601所必须拿出至少10%的力量进行歼9的方案论证。
根据上级的指示，601所的科研力量被分成了两部分，一部分负责歼8的研制，另一部分开展歼9的论证，李明被抽到由谢光领导的歼9方案论证组。根据分工，李明主要负责开展歼9半自动引导和用导弹进行前半球拦射的方案研究。因为当时62式飞机实施超声速截击作战时，采用航炮进行尾后攻击暴露出许多问题，不仅拦截线后移很多，而且由于采用口令引导，拦截的成功率较低；即使压上了敌机的航迹，航炮的射击距离有限，也易丧失射击机会。此外，歼9小组还从特设室抽调了李昌杰，由他负责歼9采用的火控雷达技术指标的论证，黄朝逸则着重论证1门6管航炮在机上布置的问题。
六院曾于1964年10月在601所召开米格-21型飞机改进改型工作会议，李明在会上得知电子工业部十院参照苏联的“蓝天工程”，正在进行半自动引导指挥系统的研究，而在李明看来，由该系统指引歼9飞机的自动驾驶仪或提供指引信息，由飞行员操纵飞机飞向敌机并构成导弹拦射条件，可以大大提高作战效能和效率。为此，他申请出差去哈军工请教武器火控系统专业的教师。接待李明的是张滋烈老师，当李明说出自己的想法后，他非常欣赏这一思路，并送给李明一本火控讲义。在这本装帧简陋的油印册子里，推导了进行各种攻击任务时所用的火控工作式。对拦射攻击所推导的公式适用于水平面，如果写成矢量形式也可以用于三维空间。
返回601所后，李明进行了大量计算，用以建立引导飞机进入可以构成拦射条件的误差窗口大小，这样就可以对自动驾驶仪的动态性能提出要求，并根据各种飞行范围内飞机的机动能力建立可进行拦射攻击的限定条件。
经过一段时间的研究，整个任务系统的组成、功能分解、误差分配、机上设备的分类、人机接口（控制与显示装置）方案等已日渐清晰，此后李明又与特设室的王树成一起去电子工业部十院在唐山的试验基地进行调研，协调与征求他们对方案的意见。
方案基本完成后，所有的论证、计算、调研资料，都放在了总体室布局组的保密柜中。后来在去成都建立分所时，李明以为自己是搞歼9的，应该去成都，没想到却留在了沈阳。而保密柜中的资料则全部被带走了，这项工作成了有头无尾的“半截子”工程。不可否认，这项研究工作在当时是非常有开创性的。
1965年七八月间，601所组织调研组，带着歼8、歼9方案到部队征求领导机关和指战员的意见。调研路线北起鞍山空一师，途经南宁等地，最南到了海南岛的海口。李明参加了这次调研，并负责资料保管和调研记录。调研过程中，调研组向作战部队介绍了歼8、歼9两个设计方案，并与林虎、刘玉堤、舒积成等空军与海航的一线部队的领导和指战员进行了专门座谈。当时部队反馈的意见很中肯，他们既肯定了歼8、歼9的设计方案，又根据一线作战的经验，特别强调了飞机的机动性，这与后来对第三代战斗机的要求是不谋而合的。
关于歼8方案的特点以及后来的发展，通过各种介绍大家已经知道很多了，而与其同时展开方案研究的歼9方案却知者甚少。
关于歼9的气动布局，先后开展了多种方案研究。在前期几个后掠翼方案的基础上，后来方宝瑞又提出了无尾气动布局（称为Ⅴ方案），沙正平也提出了鸭式布局方案（称为Ⅵ方案）。这样就形成了Ⅰ~Ⅵ共6个方案。方案孰优孰劣，各方意见并不统一。但是，有人担心无尾方案的操纵品质问题，是否会影响飞机作战使用和安全。于是，方宝瑞要求李明对歼9Ⅴ方案的操纵品质进行计算分析。
虽说之前李明在为歼7加装纵向阻尼器的方案中，已经收集并掌握了一些有关飞机操纵品质的规范和计算分析方法，但对歼9Ⅴ方案的操纵品质问题的研究，还没有十足的把握，由于飞机的操纵品质涉及到飞机的总体设计、气动布局、操纵系统等多个方面，所以他决定先收集资料，然后再找出解决问题的线索和办法。但发现针对性强的文章很少，于是他根据已掌握的计算分析方法，对歼9Ⅴ方案的飞行品质进行了计算，计算结果证明其飞行品质并无明显异常。为了验证自己的计算结果，他又请气动导数方面的同志，针对俯冲拉起机动状态分析气动载荷值及升降副翼效率的可能变化，然后建模，并在模拟机上进行仿真，模拟结果表明，很多人担心歼9Ⅴ方案可能会出现的所谓拉起中的下沉是很小的，是可以忽略的。
601所在“**********”期间，经过1966年二三季度的“发酵”，在第四季度渐进高潮。尽管在这之前，所里贯彻中央的“科研十四条”，以保证科研人员有5/6的时间用于科研，但是面对愈演愈烈的“**********”，上述规定不久就名存实亡了。“**********”对所里的科研生产任务造成了严重冲击，1967年夏秋间两派武斗，导致全所停产了几个月；1968年又开始了“夺权”运动，这时所里正在为歼8飞机实现首飞而努力，歼9飞机的研究则处于半死不活的状态。
在这期间，李明被抽调参加了两项工作。
一项工作是空司科研部的王久晨部长到沈阳动员搞轻型歼击机“空中李向阳”，沈空的司令员要求601所进行方案研究，室里派李明等参加了方案研究。当时空军的要求是装用一台歼6飞机的发动机作动力，重量[1]要求在4吨左右，机上设备简单，武器仅装1门航炮。