1958年12月，沈飛投產零批11架，1959年2月投入試制，9月完成樣機總裝。因為飛機外形與米格-19Л全天候截擊機類似，主要承力部件沒有發生變化，所以東風102沒有進行全機靜力試驗，只對火箭發射梁前移的部分進行了補充試驗。1959年9月30日由吳克明首飛成功，為國慶10周年獻禮，12月1日完成全部試飛科目。
當時由於正處於大躍進時期，所以東風102飛機的研製也是在這個時期，未按科學規律辦事，所以交付部隊之後出現諸多質量問題，技術戰術指標都不能滿足要求，飛機超重，強度僅及設計指標的86%，因此在製造了36架之後不得不停產。
1960年12月21日，國務院副總理賀龍元帥決定沈飛廠停產整頓，並提出“一刀兩斷，徹底革命”，“老老實實，一絲不苟”的要求重新仿制米格-19С殲擊機。
在試制米格-19Л期間，部隊又反映還是需要殲擊機(也就是米格-19С)，不需要那麼多截擊機(指米格-19Л)。由於我國沒有購買米格-19С的圖紙資料，也沒向蘇聯訂貨，112廠設計科的蘇聯顧問說，我們可以自己改一改，不裝全雷達，只是改一改機頭。四局和112廠決定由米格-19Л的基礎上自行改進設計，代號東風102，並於1958年7月開始了這一工作。
改型設計的原則是，不能直接照搬蘇聯樣機結構的參照樣機設計；能完全照搬的直接測繪。因此前機身是參照樣機設計(未進行強度計算)，全機改型圖紙共約5000標準頁。1959年2月，國家鑒定委員會對改型設計進行了設計審查，決定生產該型飛機。
1959年9月30日，01架飛機開始試飛，12月6日飛完了規定科目，證明性能接近米格-19С，但是存在一些重大質量問題。
當時飛機結構強度還沒有計算就倉促投入試制。一開始認為機身和機翼都沒動，只是機頭部分改了改，所以決定只做局部的靜力試驗就可以了。然而米格-19是蘇聯第一代跨聲速殲擊機，機翼後掠角達55度，相對厚度僅9%。由於機翼的相對厚度薄，翼梁的材質及加工精度和光潔度要求比較高，稍一不慎，強度就達不到要求。按技術條件要求，每生產若干架就需要抽一架做靜力試驗以檢查其工藝質量。於是抽一架做靜力試驗，飛機強度僅達到設計指標的86%。後來再抽一架做靜力試驗，僅加載到90%設計載荷，機翼就破壞了，還是不合格。接著在操縱系統試驗時，整架飛機震動嚴重。這樣一來飛機就不能出廠。
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