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眾所周知，因為斯大林霸道的大國沙文主義，南斯拉夫和蘇聯在二戰結束後交惡，成為唯一一個親西方的社會主義國家。美國為了幫助南斯拉夫抵抗蘇聯可能的入侵，向南斯拉夫贈送了價值1600萬美元的武器裝備，所以南斯拉夫空軍最初的主力戰鬥機都是美國的：150架F-47"雷電"活塞式戰鬥機、227架F-84“雷電”噴氣式戰鬥機、251架F-86“佩刀”。
南斯拉夫空軍的F-84戰鬥機
1953年斯大林去世後，南斯拉夫與蘇聯的緊張關係開始有所緩和。1955年，赫魯曉夫訪問南斯拉夫，向鐵托總統表示道歉，並公開發表了《貝爾格萊德宣言》，承認南斯拉夫根據本國國情所選擇的特殊發展道路。至此，蘇南關係恢復正常。在1957年年底，南斯拉夫出於政治上的考慮，和美國商定停止對南斯拉夫的軍事援助。
南斯拉夫空軍的F-86戰鬥機
60年代，原美製戰鬥機逐漸老化過時，南斯拉夫空軍遂選擇了蘇制戰鬥機來取代F-86。蘇聯對南斯拉夫的這一親近表示非常歡迎，直接提供了當時手頭最先進的米格-21戰鬥機，總數達到了261架，佔空軍戰機總數的三分之一。
1962至1965年，第一批米格-21F戰鬥機交付南斯拉夫。米格-21F裝加力推力5750公斤的R11F-300發動機，機身右側裝1門30毫米航炮，可掛2枚AA-2“環礁”紅外製導空對空導彈；屬於晝間截擊機，只能在白天使用。
南斯拉夫空軍的米格-21F戰鬥機
1964年至1971年，蘇聯交付了第二批37架米格-21，具體型號包括米格- 21F戰鬥機、米格-21R偵察機和米格-21U教練機。
1965年開始交付第三批36架米格-21PF戰鬥機和米格-21U教練機。米格-21PF是有限全天候型，裝加力推力5950公斤的R11F2－300發動機，裝RP-9-21截擊雷達，探測距離20公里；主要武器為2枚AA-2空對空導彈，早期型拆除了航炮，根據越南戰爭的經驗，後期型又加裝了1門Gsh-23航炮。
米格-21F戰鬥機使用的AA-2空空導彈
1970年至1975年，南斯拉夫引進了第四批31架米格-21MF戰鬥機。米格-21MF屬於多用途型，1970年才開始交付使用，是當時最新的型號。動力裝置為1臺RF13-300渦噴發動機，加力推力6600公斤；裝備RP-MA雷達，搜索距離20公里；武器為一門Gsh-23雙管炮，4枚AA-2空對空導彈或4枚“先進環礁”雷達制導空對空導彈；該型可以用於對地攻擊，所以可攜帶火箭彈、250公斤或500公斤航空炸彈，最大載彈量1000公斤。
1977年至1983年，第五批91架米格-21BIS陸續到貨。米格-21BIS也是多用途型，屬於米格-21的最終改進型號。主要改進機體結構和電子設備，增加塔康導航系統，雷達探測距離可達30公里；動力裝置為R-25-300渦輪噴氣式發動機，加力推力7500公斤；武器裝備1門雙管23毫米Gsh-23航炮，4枚空對空導彈（AA-2和AA-8“蚜蟲”型），或2枚250公斤/1枚500公斤炸彈。
1985年，第六批25架米格-21PFM（PF改進型）戰鬥機、米格-21U教練機交付。此外在1989年，伊拉克空軍將19架米格-23與米格-21運抵南斯拉夫維護，但因為伊拉克對科威特的入侵，南斯拉夫宣佈扣留這批戰機。
克羅地亞空軍的米格-21戰鬥機
在1991年至1995年的南斯拉夫內戰期間，因為對手幾乎沒有空中力量，南斯拉夫空軍主要將米格-21作為地面攻擊使用。在1999年北約對南斯拉夫的戰爭中，已經落後的米格-21只能分散隱蔽，不敢起飛應戰，有3架米格21號在空襲中被摧毀。南斯拉夫分裂後，塞爾維亞（26架）、克羅地亞（12架）等前南斯拉夫國家依然在使用米格-21戰鬥機。
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在1964年第二筆合同簽署這次米格21戰機37架，具體型號包括米格21f戰鬥機，米格21r偵察機，和米格21u教練機。到1971年交付完畢。第三筆合同在1965年達成，具體內容是36架。米格21Pf戰鬥機米格_21∪教練機。
