由于直-8的原型机是为海航研制的，从1992年起，根据空军和陆航的需要，对直-8进行了改进，这就是直-8A军用运输直升机，1993年直-8A正式开始研制，1995年12月22日首飞成功，1999年通过技术鉴定，2002年装备陆军航空兵部队。主要用于部队机队作战、武器装备的空运和后勤物资的输送及战场救护等用途。
与原型机相比，直-8A主要改进包括；减重、增升和提高发动机功率三个方面；按照研制任务书的要求，在不改变直-8基本型承力结构强度、刚度和传力路线的基础上，对机体结构、系统和机载设备进行了改型设计；机身下船体水密铆接改为普通铆接，取消了浮筒；选用重量轻、性能好的机载设备和材料包括256雷达高度表和661气象雷达等；取消液压应急系统并保证双余度单备份能力。改型设计使空机重量降低300公斤。旋翼改型设计的指导思想是在不影响旋翼大梁承力和疲劳寿命的前提下，通过采用先进桨尖形状，提高旋翼悬停效率。因此，改型设计集中在桨尖形状优化设计上，采用了尖削桨尖，桨毂和尾桨均未改动。旋翼模型试验和全尺寸旋翼对比飞行试验结果表明，改型后旋翼效率提高了2%以上，直-8A在起飞重量为9000公斤时，悬停高度由直-8的6000米增加到6700米。需要指出的是由于SA-321法国早已经停产，相关配件也不再生产，而中国引进的SA-321直升机的桨叶等已经到寿命，在这种情况下中国为进口的SA-321换装了直-8A的桨叶，直-8A为加大发动机功率，将涡轴6发动机改为涡轴6A发动机，单台功率增加了约70马力，并实现了主减速器和燃油调节装置的国产化。
虽然直-8改型在性能上比直-8有所提高，但受限于设计理念及制造工艺，其装备部队后存在着故障率高和完好率低的缺点，影响了部队训练和战备任务的完成，其配套的涡轴-6型发动机一直存在着重量大、输出功率低、油耗高和故障率高的缺点，对直-8性能的影响很大，还有就是高空性能差，致使直-8只能在海拨3000米以下的机场起降，不能在青藏高原使用，因此限制了其使用范围，因此陆航并没有大量的采用。对于海航来说，虽然直-8内部空间大、载重量大、航程也比较远，可以改装反潜直升机，但由于中国当时主力水面舰艇普遍吨位偏小，难以搭载13吨级的直-8作战，所以该机基本上作为岸基直升机来使用，因此装备数量也不多。
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