由于歼20采用许多全新技术，诸如隐身、武器内埋等，这些技术都需要前期验证。在此背景牵引下，决定先投产验证机，通过科研试飞，重点验证平台性能、结构完整性、总体环境、隐身及武器内埋，兼顾控制操稳和飞机系统等方面的关键新技术，评估总体方案的可行性，获取设计所需的试验数据，暴露飞机平台设计的缺陷和问题，为歼20飞机状态冻结和优化提供参考，这是所有三代机设计前所未有的。
歼20验证机设计采用新的气动与结构布局，具有内埋式武器弹舱和高隐身性能等特点。其试飞内容新，技术难度大。为了能够更好地完成试飞任务，在试飞准备阶段需开展验证机试飞技术攻关课题研究。
首先对试飞测试实行了一体化设计改装。
试飞总师田福礼：传统的改装工作模式一般将改装划分为两个阶段：第一阶段是架内改装，第二阶段是架外改装。改装工作与主机厂所的飞机研发流程之间是一种串行关系。验证机的测试加改装要求用数字一体化方式进行设计，即机载测试系统改装与飞机研制同设计、同制造、同实施，改装工作与飞机研制工作并行展开，首开试飞测试一体化设计改装先河。
2009年3月，正式启动歼20验证机试飞测试一体化改装工作，航空工业试飞中心成立测试改装团队，到飞机研制厂所开展改装设计及跟产等工作。
数字一体化设计改装方法相对于传统测试改装方法是个重大进步，首次应用数字化电气设计平台，使用基于数据库的先进的数字化电气设计平台，结合三维设计模块，通过软件接口进行两个设计平台间的数据交流，完成原理图、电路图、线图、三维线束建模等工作，并自动生成接线表、物料表等报表。整个项目的相关数据通过专用平台进行管理，同时使用其他办公软件做到无纸化设计。该平台在国内是首次应用到飞机电气设计领域，主机厂所之前均未使用过，对该平台的应用处于探索接触阶段。全新的飞机加之全新的设计工具导致大量的反复迭代，最终设计流程的确认几乎是试错试出来，倾注了改装设计团队大量的心血及时间。
测试改装一体化不同于以往主要以飞机实体为基础的工作方式，而是要求全部设计工作在数字样机上开展，既不依赖实体样机也不需等待原型机生产制造完成，打破了传统的试验机“架内”和“架外”测试改装的概念。在飞机设计和制造阶段进行测试集成，就是说在数字样机上开展测试加改装设计尽早发现其中的潜在问题和不足之处，并快速修正设计错误、改进设计方案，可减少对实物样机的依赖，并缩短了测试改装周期，提高飞行试验效率。