在这之后，李明开始更加刻苦钻研本专业的设备和系统的原理与构造，不断提高修理技术水平，而随着工作经验的积累，他也大胆运用所掌握的知识开始进行技术革新。他最先制作的是ДГМК-3远读陀螺磁罗盘试验器，因为这个仪表系统中的部件，如陀螺机构、磁放大器、指示器、磁罗盘传感器等，在修理时，由于缺乏系统联试条件，根本无法重现故障，修理前只能作一般检查，修理后，也不能确知故障是否真正排除了。有了这个试验器后，修理后的ДГМК-3就可以进行系统联试，既有利于故障再现，也可验证故障是否排除。李明制作的这个试验器在原系统电路中增设了检查用的波段开关与线路，使试验器同时实现了检查与故障隔离功能。
体验到技术革新乐趣的李明一发不可收拾，不久之后又成功制作了一套加速度表试验器。当时修理厂没有加速度表检查仪器，无法对加速度表进行检查与修理，这也影响了正常的飞行训练。李明经过查看该表附带的苏联生产厂的出厂文件，发现文件中记录有转速和加速度表的标准值与指示值，仔细琢磨后发现，这就是采用离心机测量过载的方法，明白了原理之后，他决定自己动手设计一套试验器。李明根据苏联加速度表试验器转速与过载的标准值，求出了仪表应安装在转盘半径上的准确位置，然后设计了一个机电系统，而且圆盘转速可调，盘上一次可安装4块仪表。若进行单块仪表试验，可配一块参照表/标准表，以减弱离心力的不对称，同时，也可弥补转速测量精度的不足。
成功制作了加速度表试验器之后，李明又制作了АП-5自动驾驶仪联试台，该试验台成了自动驾驶仪部件检查修理必不可少的设备。有一次，外场送来一台自动驾驶仪的控制盒，故障现象是通电时3个通道的工作指示灯同步地不停地闪亮。李明立刻认为这不是控制盒的故障，连到自制的АП-5联试台上检查，控制盒是良好的。李明让仪表员回去把放大器拆下送来，再装到试验台上一通电，故障重现了，确实是放大器出了问题。故障部件是确定了，但故障在放大器什么部位呢？李明对照放大器电路原理图，认真细致地对每条电气线路进行分析，最后怀疑是供电线路中的扼流圈断路了，于是焊开连接线，取下扼流圈，一测量，果然断路了。由于当时没有扼流圈可更换，所以必须修复这个扼流圈，经制作工具分解这个扼流圈后，发现断路部位就在漆包线与引出线的焊接处，这样就不用打开整个线圈包了，修理工作也就简单得多了。修理好之后，为避免潮气引起焊点电化腐蚀，还将扼流圈浸入熔化后的石蜡中加以密封。李明将修好的放大器在试验台上进行了联试，一切正常。此后，外场发生多起相同故障都按照这个方法修复了。
1956年，是李明人生经历中具有纪念意义的一年，此时他已经是一个有着5年军龄的老兵，在空十师也已经是服役的第四个年头。这一年，由于工作成绩突出，李明被任命为特设师，还先后被评为先进机务工作者和一级技术能手，并被师里选派参加了北京军区空军积极分子代表大会。1956年10月，经张汉强和刘家才两位同志介绍，李明光荣地加入中国共产党，成为一名预备党员。用李明的话来说，提干和入党是他一生中的重要成长节点，也是他以后长期从事飞机设计事业的起点。
在换装伊尔-28之后的几年里，由于飞行训练和受阅任务的飞行强度较大，有的飞机已临近500飞行小时，按规定要进行500小时定检，而自动驾驶仪АП-5则要进行“延寿”工作。当时空十师机务处向修理厂下达了任务，修理厂从外场调来一位机械长李中奇，由他带着李明到南京空八师进行调研学习。空八师改装伊尔-28飞机比空十师早，有先行的500小时定检的经验。回厂后，厂里组织编制了500小时定检大纲和实施细则，并增添了必要的工具设备，落实了厂内从事定检工作的技术人员，这项工作就正式铺开了。至于自动驾驶仪的“延寿”，由于涉及空八师、空十师等多个单位，空军外场部在陕西武功（当地的杜-4飞机也装АП-5自动驾驶仪）开了专门会议，请苏联专家讲课，明确延寿工作的技术要求和所需的条件、实施方法。李明在学习后回到部队，按要求制订了计划，并研制了相应的一套工具设备，即操舵机试验台等加上自动驾驶仪地面联试台，从而保证了АП-5自动驾驶仪延寿工作顺利进行。3年后，中国从苏联进口的自动驾驶仪地面联试台，竟与他当初研制的、自行组装的联试台在原理上基本一致。
被任命为特设师并定为正排级后，李明终于有了享受军官休假的机会，并在1956年首次回家探亲。与“参干”离家相比，此时家里已发生了重大变化，爷爷去世了，家里也分了家，添了个小弟弟，姐姐也结婚生子了。回家最先看到的是姐姐和妈妈，虽说事先已写信告诉他们要回家，但见面时思念与高兴之情仍十分浓烈。这次回家看到父母由于家庭负担很重，终日操劳，都已显出老相了，父亲还患上了高血压，这也催生了李明要回馈家里的责任感。此后，李明会不定期地给家里，给祖母寄钱，弟弟妹妹上大学后，他也经常寄钱给他们以减轻家里负担。
1956年，国家制订了《1956年至1967年科学技术发展远景规划》即12年科学技术发展规划，还发出了“向科学进军”的号召，这在当时使很多年轻人受到鼓舞，积极投身到祖国的科技事业中。李明也像当年“参干”一样，备受鼓舞。1956年，哈军工决定在部队招生，特别是当年空十师修理厂的厂部助理徐茂才和仪表组组长黎邦烈都先后考入了哈军工，这使李明也燃起了有朝一日进高等学府学习的希望，并开始为实现这个目标持之以恒地坚持学习。
在修理厂工作的这几年，尽管工作任务十分繁忙，但年轻人终究是活泼好动的，因此，这几年，李明也培养了文体方面的一些爱好，其实这也是因地制宜和相应条件下产生的结果。最先是打乒乓球成了爱好之一，水平提高也较快。再就是踢足球，在修理厂驻地旁有块空地，有人在两边竖起了球门，于是，每天午饭后就踢开了足球，只要看哪边人少，后来人就可以随时加入，目的在于玩和锻炼身体。李明的足球水平也就在玩中逐步提高了。后来，到哈军工后，系里组建足球队时，李明还被选为中场队员。分配到601所后，在总体室时，也常在休息时踢球，还是601所足球队的。另外，师里给修理厂发了一台手风琴，会拉的人不多，李明也不会，但有空闲时间，李明就学着拉，慢慢地就有点像模像样了。后来，特设组里来了一位从广州参军的义务兵陈佐，他会吹黑管。他对李明说，广州可以买到竹制的笛子，吹时像吹哨子那样，但十分好听。于是李明请他代买了一支。果然，陈佐让家里寄来了两支，一长一短，两种音调。于是李明又学吹这种不用贴竹膜的笛子，声音很清脆动听，惹得同组的义务兵王志明也要吹，李明一放下，他就拿去吹，互相也不嫌弃。李明考上哈军工后，这两支笛子就送给王志明了。那几年，长篇小说和文艺书籍丰产，《红旗谱》《青春之歌》《马雅可夫斯基诗集》等，不论谁买到，都竞相传看。部队生活确实多姿多彩。
1956年部队完成受阅任务后，不像前两年那样，很快就从北京南苑返回齐齐哈尔了，而是改驻唐山。驻地转移是一声号令，组织实施起来工作量还是很大的，转眼就到了1957年。回顾1957年，李明记忆中有印象的事如：国际上东欧出现了动荡；苏共开二十大反对斯大林；毛主席发表了《关于正确处理人民内部矛盾的问题》的讲话和文章。但他对独自去北京游长城和参加“整风”与“反右”运动的记忆较深。
