在12月初的几天时间里，苏联志愿飞行员就击落日机20架，俘虏日军飞行员4人。
同时到达南京的20架“斯勃”轰炸机也积极活动，多次轰炸了停泊在长江口附近的日舰和日军在上海修建的飞机场。
2月23日是苏联红军节，为了庆祝这个节日，苏联志愿队决定对日军发动一次突然袭击。
经过反复研究决定将袭击目标定为tái • wān 的松山机场。
当时松山机场是日军海军航空兵的重要航空基地，自1937年8月以来，日本海军航空队的轰炸机曾多次从这里起飞，对中国进行狂轰滥炸。
空袭行动由苏联志愿队指挥官帕维尔·瓦西里耶维奇·雷恰戈夫指挥，分为两个轰炸机编队。
一队是从南昌起飞的12架轰炸机，是中苏混合编队；另一队是从汉口起飞的28架轰炸机，全是苏联飞行员。
由于当时苏联志愿队的SB-2轰炸机时速超过日本战斗机，又有强大的自卫火力，加上出于增加远程奔袭的隐蔽性和突然性的概率，最终决定不派战斗机护航，只出动轰炸机。
1938年2月23日凌晨，轰炸机群起飞。但南昌编队起飞后不久，因领航员计算错误，偏离预定航向，最后被迫在福州机场降落，加油后无功而返。
汉口编队在波雷宁大尉指挥下，采用5500米高度直线飞行。当时飞机上没有供氧设备，苏联飞行员以惊人的毅力克服了高空缺氧的生理反应。
到达tái • wān 海峡后，机群降至2000米高度，飞行员才得以呼吸到充足的氧气，以恢复一下体力。
逼近台北时，机群又拉到4000米高空，同时为了迷惑日军，机群先向北飞行，然后突然调头南下，同时下降高度，直扑松山机场。
日军根本没想到松山机场会遭到空袭，毫无戒备。机场上的飞机都整齐排列，油罐车也停在一边，既没有战斗机升空拦截，也没有高射炮火拦阻。
轰炸机群毫无阻拦进入轰炸航线，投弹非常准确，280枚炸弹大都命中目标。
顿时松山机场火光熊熊、浓烟滚滚，有40架飞机被炸毁，大量航空燃料和设备被毁，损失极其慘重。
苏联志愿队轰炸机毫发无损返回汉口机场。
次日晚，宋美龄亲自设宴为出击松山的苏联飞行员们庆功，还专门定制了一个大蛋糕，上面还特意裱了一行俄语：“向工农红军志愿飞行员致敬！”
武汉会战是抗战初期规模最大、持续时间最长的大会战，武汉上空苏联志愿队也和日军展开了一系列的激战空战，其中最著名的就是1938年4月29日的大空战。
这天是日本天皇的生日，日本称为天长节。中国空军和苏联志愿队猜到日军必然会在这天大举来袭，所以早早地做好了准备。
4月29日下午，日军18架“九六”式轰炸机由28架“九六”式舰载战斗机护航，进袭武汉。
中国空军起飞19架战斗机，加上从南昌赶来的苏联志愿队的45架战斗机，总共64架飞机上前迎战。
当时中苏空军主要装备的“伊-15”和“伊-16”，根据两种飞机的性能特点，以速度较快的“伊-16”对付轰炸机，以机动性较强的“伊-15”对付护航的战斗机。
14时45分，日军9架“九六”战斗机首先窜入武昌上空，随即遭到中苏空军菡萏①机的拦截。
日军另外18架“九六”轰炸机在19架“九六”战斗机的直接掩护下，则窜至汉阳上空准备投弹。
但在地面高炮的猛烈火力拦阻下只得仓促投弹后立即调头逃窜。正撞上守候在孝感至黄冈一线的苏联志愿队，不久中国空军也及时赶到，将日军机群团团包围。
激战将近半个小时，共计击落日机21架，其中轰炸机10架，战斗机11架，日军飞行员被击毙50余人，还有2人跳伞后被俘。
此役，中苏空军损失战斗机12架，伤亡飞行员5人。
这次大空战，是自抗战以来，中苏空军在空战中击落日机架数最多的一次战斗。
它极大地鼓舞了全国军民的抗战斗志。连同2月18日和5月31日两次空战胜利，被称为武汉大空战的三战三捷。
在中国上空忽然出现大量苏联飞机和飞行员，日本人当然心知肚明，只是出于外交战略考虑，没有对苏联公开发难。
在日本飞行员的口中，苏联飞行员被称为“暴徒”，因为苏联飞行员技术超群，作风泼辣强悍，尤其是经常使用撞击战术，更是令日军胆寒。
撞击战术并不是同归于尽的自杀式作战，而是艺高人胆大的代名词。因为，这种撞击战术在撞毁敌机之后还能安然返回机场。
这一方面是需要高超的飞行技术和非凡的勇气，另一方面也有赖于苏联飞机的“皮糙肉厚”。
第一个采用撞击作战的是苏联志愿飞行员古宾科。他后来在苏联卫国战争中成为空战英雄，获得“苏联英雄”称号。
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