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1982年6月18日（农历闰四月二十七日）夜晚，一个不明飞行物飞临我国华北北部上空。正在进行夜航训练的7名飞行员和参加飞行的全体干部、战士200多人，分别在空中和地面目击了不明飞行物，其中一名飞行员在空中单机与之相遇。据目击者观察，这个不明飞行物，于北京时间22点零6分左右，以光束和桔黄色的球状体出现在地平线上，几经发展变化后，于22点30分以巨大的乳白色半圆体消失在河北省张北县以北上空。
这天晚上，空军航空兵某部组织跨昼夜飞行训练。当时，西北风2至3米／秒，3、4千米上空有少量淡积云，能见度良好。开飞后不久，西北风转东南风5至6米／秒，飞行科目按计划进行。
最早发现这个不明飞行物并与其相遇的，是飞行员刘某。21点55分，他驾驶某型高速歼击机航行，由于这个不明飞行物向他的航迹飞行，导致无线电联络中断和无线电罗盘失灵，迫使中途返场。据他本人陈述，他起飞后，气象条件良好，飞行正常。22点04分50秒，从公会转弯后向土木尔台飞行3分钟时，耳朵里出现噪音，如同积雨云放雷电，塔台指挥员的声音变小变弱，无线电罗盘失灵。22点6分50秒，距离讷都10公里左右，在无线电罗盘指示的方位上，发现地平线上一个明亮的物体似出非出，很快形成一道桔黄色的光束，逐渐上升变亮。约30秒种，光束消失，遂出现一个桔黄色的球状体，如同农历十五的月亮。10秒钟后，这个球体向他高速旋转而来。在旋转飞行过程中，产生出一圈一圈的光环，呈现波纹状，能够明显地分辨出桔黄、浅绿和乳白3种光色。光环的中心还呈现出火焰，像点燃的火药。约10秒钟后，光环中心的桔黄体发生了像手榴弹爆炸一样的变化，继而出现了一个半圆状体。这个半圆状体急剧膨胀，迅速扩展，瞬间铺天接地悬浮在空中。整个物体呈乳白色，中间深，周围浅，边沿清晰明亮，底部模糊。右下方有一条不规则的竖长形物，约2米长，颜色近似于绿，十分明显，他在7000米的高度上略微仰视才能看到顶端。为了避开这个物体，他上升高度至3000米，依然未能奏效。将近土木尔台时，被迫返航。返航飞行5分钟后，物体中那个竖着的长条形突然消失，消失的位置马上出现空白。紧接着几块不规则的黑影从机旁掠过。约10秒钟，那个消失的长形块又在原来的空白位置上出现。当飞机返抵离机场40公里时，无线电罗盘指示和无线电联络恢复正常。22点36分，安全着陆。
在刘某与不明飞行物相遇的过程中，空中另外4架飞机（其中2架是教练机）上的6名飞行员也分别在张北和怀安等地上空目击不明飞行物，无线电联络也都程度不同地受到干扰。由于他们飞行科目与刘某不同，不允许分散精力，因而未能看到不明飞行物发展变化的全过程。
据机场地面目击者陈述，22点10分，一个形似“闹钟罩”和“天文堡”的乳白色物体，在张北以北上空出现，接着就像气球充气一样，有节奏地、波浪式地向周围递增扩展，扩展的速度比氢弹爆炸时升起的蘑菇云还要迅速猛烈，一会儿的功夫就像一座大雪山矗立在空中，仰视才能看到顶端，整个物体呈现乳白色，且有光泽，边缘清晰明亮。肉眼观察，空中面积西起张北，东至崇礼，距离在15公里以外。后来整个物体由浓变淡，透光，22点30分基本消失。
空中另外4架飞机上6名飞行员和广大地面人员，目击的情形与飞行员刘某的目击时间、形状、光色、运动情况、可见条件和视直径等基本吻合。