靶-5飛機的原型機為中高空型。20世紀60年代，由於蘇聯不再向中國提供拉-17靶機，嚴重影響中國各種飛彈試驗鑑定。為應急靶試需要，空軍第一試驗訓練基地利用尚存的幾架拉-17靶機進行改裝：用大推力臨退役的渦噴6發動機取代小推力的РД-900亞聲速衝壓發動機；用起飛車滑跑起飛取代圖-4飛機掛載空中投放，從而改善了飛行性能，縮短了供靶準備時間。1967年改裝機演示試飛成功，為自行研製靶機初步創造了條件。但根據飛彈試驗的要求，飛行性能需進一步提高，尤其要解決動力飛行時間過短和提高飛機升限的問題；另外，蘇聯並未提供靶機批量生產所需要的全套設計試驗資料和生產圖樣，空軍第一試驗訓練基地的改裝部分也存在需要完善的地方，這些工作有賴於專門的無人機研製單位來完成。
1968年4月，國防科委和國防工辦向南航下達了靶機研製任務，要求以拉-17改裝靶機為原準機，並按新的戰術技術指標，結合中國國情和國家頒布的設計規範與標準，開展靶機研製工作，該靶機定名為“長空”1號。南航從總體設計入手，對外形布局、機體結構、動力裝置、飛行控制、電氣系統、遙控遙測系統和起飛車系統，進行了全面的設計分析和試驗研究。最佳化了總體設計，調整了內部裝載布置，完善了動力裝置設計，自行研製了新的飛行控制系統，改進設計了機體結構、操縱系統、供油系統、電氣系統、無線電系統、起飛車系統，建設了正規的生產設施。
