中国空军的出击大获成功。不幸的是，３架轰炸机在返航时与日本战斗机群不期而遇，结果２架被击落，另１架也身受重伤。
１１月２１日，是中国空军又一个不幸的日子，这一天，第４大队大队长高志航不幸遇难。
当时，高志航正率领第４大队驾驶新接收的苏制驱逐机从兰州飞至河南周家口机场待命，日本海军木更津航空队１０架九六式攻击机突然出现在周家口上空，并随即发动攻击。高志航听到警报后，迅速奔向机场跃入机舱，起动发动机，准备起飞。就在这时，１枚炸弹落下，正好在高志航的座机旁爆炸，罪恶的弹片射入高志航的高大身躯，高志航壮烈牺牲。疆耗传来，人们无不为之痛惜。他的殉难是中国空军的一大损失，人民将永远怀念这位〃空中英雄〃。
空战仍在残酷、紧张地进行。到１１月底，中国空军可作战的飞机已不足３０架，几乎到了山穷水尽的地步。就在这危急关头，社会主义的苏联向中国伸出了援助之手。
１２月１日上午，普罗科菲耶夫率领的苏联战斗机大队的２３架И－１６式战斗机首先到达南京。当天下午，基达林斯基大尉率领的２０架ＣБ式轰炸机也在南京降落。两个苏联志愿航空大队的到来，增强了南京的防空实力，有效地遏制了日军航空兵的嚣张气焰。就在这一天，苏联战斗机５次升空，迎击前来轰炸南京的日机，一举击落日机３架。此后，中苏两国空军联手作战，频频出击，给日军以重大杀伤。
１２月３日，日本陆军独立飞行第１０中队的１２架战斗机、独立第１１中队的１０架轻轰炸机和海军第１３航空队的９架战斗机、６架轰炸机联合突袭南京。中国空军第２１中队中队长董明德、副中队长乐以琴驾机同苏联志愿航空队一起升空拦截日机。这是一场敌我力量对比十分悬殊的空战。乐以琴的战机起飞不久，就被多架日机团团围住。但他以极为漂亮的飞行动作甩开了日机的包围，致使２架日机相撞。然后，他前飞后翻，让日机的攻击一次次平空。但由于日机太多，最后，乐以琴的战机不幸中弹负伤，冒出了浓烟。乐以琴无法控制飞机，被迫跳伞。为了不给敌机当活靶打，他暂时未开伞，让身体直线下落。可待他想要开伞时，已来不及了。这位年仅２２岁的空军英雄，为捍为祖国的领空献出了宝贵的生命。
在１１月至１２月上旬的南京保卫战中，中、苏飞行员共击落日机２０架，并对侵犯南京的日军实施了多次袭击，但终因敌我力量悬殊，在日军进入南京前夕，奉命撤向内地机场。至此，空前激烈的华东大空战落下了帷幕。
武汉上空的较量
——抗战时期的武汉空中保卫战
１９３８年春。本该是花红柳绿、鸟鸣莺啼的季节，然而，日寇铁蹄践踏下的中国大地，山河破碎，到处是战火，到处是狼烟。上海大火燃烧了半个多月，绵延数公里；南京被夷为一片废墟，大街小巷，陈尸遍地……
中国军民没有被吓倒，他们在呼喊，在战斗。
继笕桥空战取得６比０大捷之后，在沪、宁保卫战中，中国空军一个多月内连续击落日机６０余架，使侵略者付出了沉重的代价，有效地遏制了日本空军的嚣张气焰。１９３８年春天，中国空军的勇士们再接再厉，在武汉上空驱云逐雾，再次让日本侵略军闻风丧胆，取得了令国人引以为豪的战绩。
苏联空军雪中送炭
１９３７年１１月，上海、杭州相继陷落，中国守军被迫后撤，日军乘势直逼南京，华东地区的形势越来越对中国军队不利。此时，英、美等国不仅坐视不救，反而企图同日本妥协。最后，还是社会主义的苏联首先向中国伸出援助之手。
早在１９３４年１０月，蒋介石考虑到一旦抗战全面爆发，中国将难以从海上获取外援，因而私下派清华大学教授蒋廷黻赴苏，同苏联外交副人民委员斯托莫里雅科夫密谈，希望改善中苏关系，从苏联获得军事援助。之后，蒋介石又多次派人同苏联方面接触。苏联从自身防卫的需要出发，也愿意援华抗日。
１９３７年４月，苏联驻华大使波戈莫洛夫通知中国政府，苏联已决定向中国出售飞机和坦克，并提供５０００万美元的贷款。但中国方面却没有回音。
直到〃七七事变〃后，蒋介石才感到形势严峻。１９３７年８月２０日，蒋介石致电驻苏大使蒋廷黻：〃沈德燮处长想已到莫（斯科），请兄介绍其与俄政府洽商飞机交涉，现最急需用者为驱逐机２００架与重轰炸双发动机１００架。〃
１９３７年８月２１日，中苏两国正式签订了《互不侵犯条约》。此后，苏联开始向中国提供经济贷款和军事援助，并派遣军事专家和志愿航空队参加中国的抗日战争。
１９３７年１０月，从苏联的阿拉木图经兰州到汉口的航线通航。１０月下旬，第一批苏联志愿航空队先后到华。第一批共有空、地勤人员２５４名，分别组成以基达林斯基领导的轰炸机大队和库尔丘莫夫为首的战斗机大队。途经凉州时，库尔丘莫夫不幸因飞机失事殉职，普罗科菲耶夫接替指挥战斗机大队。此后，苏联志愿航空队的兵力不断扩充，最高峰时，达到战斗机、轰炸机各４个大队。
苏联志愿航空队的成员采取轮换形式，先后在华参战的有２０００多人，像日加列夫、雷恰戈夫、阿尼西莫夫、波雷宁、特霍尔、赫留金、布拉戈维申斯基等著名空军将领都曾来华与日军作战。
苏联的援助，对中国空军来说，真可谓雪中送炭。当时，中国空军的飞机在淞沪会战中几乎拼光，急需补充。本来中国空军已向欧美国家订购了３６３架飞机，但到１９３８年４月仅得到８５架，其中还有１３架未装好。而在这关键时刻，苏联的大批飞机却源源不断运进中国。到１９３８年２月止，苏联出售给中国的飞机为２３２架，合２２５４万美元。其中战斗机１５６架，轻轰炸机６２架，重轰炸机６架，教练机８架。
得到苏联援助的中国空军实力大增，到１９３８年２月，共有作战飞机３９０架。其中，驱逐机２３０架，轰炸机１６０架。
中国空军装备的驱逐机大部分是苏联援助的И－１５和И－１６。И－１５为双翼驱逐机，转弯半径小，机动灵活，但航速较慢。И－１６是单翼驱逐机，航速达到每小时４８０公里，但机动性差。两种驱逐机都装有４挺〃司卡斯〃高射速机枪，这种机枪每分钟可发射１８００发子弹。
空战时，通常И－１５和И－１６联手迎敌，一般是И－１５与敌机缠斗，И－１６从高空俯冲，追歼逃敌。
中苏空军联袂作战，士气大振，使日本陆、海军飞机损失剧增，日本航空队被迫将基地后撤５００公里。
１９３８年３月，为了充分发挥空军的威力，配合陆军作战，中国空军在南昌设第１路司令部，协同第３、第５战区作战；在广州设第２路司令部，协同第４战区作战；在西安设第３路司令部，协同湖北、四川以北地区的中国军队作战。张廷孟、刘牧群、田曦分任各路司令。
航空委员会不久也进行了调整。周至柔调任空军军官学校教育长，钱大钧接任航空委员会主任，毛邦初任军令厅厅长，黄光锐任军政厅厅长，黄秉衡任总务厅厅长，黄镇球任防空厅厅长，简朴任政治部主任。此外，航委会特务团扩充为特务旅，万用霖任少将旅长。航委会机关初设汉口，后移衡阳，再迁贵阳。
调整后的中国空军更加精干。此后不久，中苏空军勇士在武汉上空并肩作战，给予日本侵略者迎头痛击，打了一个又一个漂亮仗。
１２分钟击落１２架敌机
１９３７年１２月１３日，南京失陷，国民党政府被迫迁都重庆，但国民党政府军事委员会和一些机关仍留在武汉。作为政治、军事指挥中心和抗战物资集散地的武汉三镇，这时已成为日本侵略军攻击的主要目标。
侵华日军占领南京之后得意忘形，更加肆无忌惮，拟制了一个进一步溯江西犯攻占武汉三镇的作战计划。在他们调集大军向徐州进攻的同时，日军航空兵开始了对武汉的空中轰炸袭击，企图摧毁中国军队的作战指挥机构、军工生产基地、空军机场等，以瘫痪中国军队的交通运输，为日军地面部队大举进攻武汉创造条件。
１９３８年２月１８日，武汉地区晴空少云，宽阔的长江上空空气清冷，江面上风平浪静，舟楫稀疏。地处中原地区的武汉市，虽然离当时的抗日前线还有几百公里，但这年的春节，当地老百姓根本没有心思过。日本侵略军的飞机不时地靠近武汉进行侦察骚扰，空袭警报声不绝于耳，战争的阴云笼罩着整个武汉三镇。武汉军民也在加紧进行抗击日本侵略者的准备。
就在这一天，日军开始了对武汉的大规模空中袭击。中午１２时许，日军的２６架战斗机和１２架轰炸机，在安徽和江西的交界处会合后，摆着长蛇阵直扑武汉。
日军用于这次空袭的轰炸机和战斗机，都是刚刚装备部队不久的新式飞机，其中九六式战斗机１９３６年才正式投产。该机长７．７１米，翼展１１米，乘员１人，最大时速４０９公里，最大航程１３１１公里，机上装有两挺口径为７．７毫米的机枪，并可携带两枚小型炸弹。
敌机来袭的消息迅速传到设在汉口机场的中国空军第４大队指挥所，大队长李桂丹急令第４大队所属的第２１、２２和２３三个中队，立即全部起飞，迎战日机。
尽管这已不是第一次出战，但李桂丹此时此刻心情仍很激动，他的脑海中不禁浮现出自己的同乡、好友，第４大队前任队长高志航惨死在日军轰炸之下的悲壮情景。
第４大队组建于１９３６年１０月１５日，原驻扎在河南周家口机场，１９３７年８月１４日，在大队长高志航的率领下开赴华东抗日前线。同一天，第４大队在杭州首次与日机交战，就取得６比０的战绩。此后，第４大队越战越勇，又连续击落几十架日机。不幸的是，１１月２１日，高志航大队长正准备率领转场至周家口机场的第４大队起飞迎敌时，一群日军攻击机突然飞临机场上空。罪恶的弹片射进高志航的身躯，鲜血染红了座舱。高志航英勇献身，牺牲时，他的双手还紧紧握着飞机的操纵杆。
高志航牺牲后，李桂丹接任第４大队大队长的职务，他把第４大队改名为〃志航大队〃，立志要为死去的同乡、战友报仇。
机会终于来了。
１２时４５分，第２１中队的１０架И－１６驱逐机首先从汉口机场起飞。接着，李桂丹率领第２２中队的１１架И－１５驱逐机跟随起飞。与此同时，第２３中队８架И－１５驱逐机也从湖北孝感机场起飞。
然而日机来得太快，第４大队刚在汉口上空集合，尚未编好队，大批日机已逼近武汉上空。平方位为武汉东南，高度约４０００米。李大队长当机立断，指挥战机立即投入战斗。第２２、第２３中队担任主攻，第２１中队负责掩护。顷刻之间，一场激烈的空战打响了。
中国空军使用的И－１５和И－１６驱逐机是清一色苏制装备，与日军的九六式战斗机相比，各有千秋。И－１５和И－１６的火力要比九六式强，И－１６的速度也超过了九六式，但И－１５和И－１６的机动性要稍逊于九六式。
第４大队的空中勇士们驾驶战机，以一个军人对国家和民族安危的责任感，勇敢地冲入敌阵。
第２１中队的董明德、杨弧帆、柳哲生、刘宗武组成的４机编队首先咬住一架日本九六式战斗机。４个人驾机互相掩护，协同作战，一阵穷追猛打将其击落。柳哲生协同战友首开纪录后，随即又发现多架日机正在跟踪中国空军的飞机编队，情况万分危急。他毫不犹豫地一个急转弯，调转机头，加大油门，咬住其中一架日机，一阵猛射，把这架日机打得凌空爆炸。这时，他的另外３名战友又各有所获，一人又击落一架日机。
在第２１中队与日机缠斗的同时，第２２中队的И－１５机群也与１２架日军飞机遭遇。６架日机从尾后咬住了第２２中队的前６架飞机，另外６架日机咬住了后面的５架飞机。这时候，日机不仅在数量上占优势，而且在战术位置上也居主动地位。
面对不利的形势，大队长李桂丹沉着冷静，指挥第２２中队与日机周旋。他们凭借И－１５的火力优势与日机展开空中格斗。一两个回合后，就形成了单机混战的态势。中队长刘志汉首先击落一架日机。其他飞行员也英勇作战，或智取或强攻，相继击落日机４架。
从孝感机场起飞的第２３中队的８架И－１５驱逐机编队在索�