張新國同時擔任了某型飛控係統副總設計師，一方麵主持高難度飛控計算機和綜合式伺服作動器等子係統的國內研製，另一方麵執行對外方技術談判和技術合作任務。在工程研製的後期，他又領導課題組攻克了主控閥組件等非技術轉讓的高難度項目，使得新殲飛控係統全麵實現了國產化。2000年國產化新機又一次成功首飛，標誌著數字電傳飛控係統在國產飛機上正式形成裝備，張新國榮立一等功。
張新國先後被西北工業大學、北京航空航天大學、南京航空航天大學等三所大學聘為兼職教授、博士生導師，近10年來共培養了博士後、博士、碩士研究生30多名。
2001年2月，張新國擔任了自控所所長、總工程師、黨委副書記。麵對繁重的科研生產任務，他提出“以重點型號工程任務為中心，以技術進步和產業升級為手段，以專業融合和資源融合為轉折，以管理創新和企業文化建設為牽引，以實現我所跨越式發展為目標”，“建立適應市場經濟要求的經營機製，對內加速模擬企業化運行，對外大力組織外協和社會化生產，形成高效率、高效益、高層次的啞鈴型科技企業模式”。產品配套已涉及11個地區16個單位的20多類產品，為自控所13個係統/分係統配套，聯合生產5年增長11倍，生產協作網發展擴大到10個省、市、地區近25家主要聯合生產廠、所。2005年所外與所內加工量比達到6∶4。
張新國主持了自控所“八五”以來的各項預研工作，在導航、製導與控製專業的許多前沿領域取得重大突破。作為國家重大項目某無人機自主飛控技術研究的課題組長，在研製中發揮了技術帶頭人作用。作為所長和總工程師，他對全所承擔的28個機種、導彈的29項重點工程及“十五”預研的製導、導航與控製負技術和行政雙重責任，並且取得了重大突破性進展。
張新國在擔任所長後，把提升管理水平作為實現跨越式發展的基礎戰略，對全所幹部進行了30餘項係統的管理知識培訓。同時積極推動網絡信息化建設和科研、生產、物資供應等各項業務的流程再造，進行資源整合和精化分立，取得了顯著成效，為整個行業的改革探索出一條新路，得到了集團公司和陝西省的認同，成為陝西省製造業信息化首批示範企業。
作為自控所的管理負責人，通過采取對內整合資源，對外開放經營，實施流程再造，重視團隊建設和企業文化，加速信息化建設等管理創新手段，使自控所產品交付連續以30%~50%的速度增長，2004年總產值實現7．6億元，是2001年的2．7倍，人均產值突破45萬元。固定資產投入與產值比也由0．66上升到1．12，上繳費用和職工收入都在成倍增加。