日军在“二一八”空战中失利，气焰收敛了一阵。紧接着，发生了一个令他们大为恼火的插曲。２月２３日是苏联红军节，苏联空军志愿队决定长途奔袭日本设在台湾的空军基地。当时，台湾的松山机场上停放着大批日军战机。留恰哥夫决定派出汉口波留宁率领的苏联空军志愿队轰炸机队的二十八架飞机和驻南昌的中苏混合编队轰炸机队的十二架飞机。
  当天早晨，两队分别出发。由于领航员计算偏差，南昌起飞的机队没能到达台湾。波留宁大队航程远，不得不靠五千五百米高空的直线飞行节省燃料。从汉口到台北，飞行员们忍受着高空缺氧的折磨。
  到达台北时，云层中出现“天窗”，苏军迅速钻出云层投弹，机场陷入火海。日本人根本没料到竟有人能够袭击台湾，毫无戒备，战斗机和高射炮都成了哑巴。
  这次轰炸，苏军共投掷了二百八十二枚炸弹，炸毁十二架日机、十座营房和三座机库，还焚毁了可供三年使用的航空燃油及其他装备，松山机场完全瘫痪，一个多月不能使用。
  第二天晚上，宋美龄以航空委员会秘书长的名义设宴，为全体参战人员庆功。她在祝酒辞中说，这次袭击在国际上引起了很大反响，日本当局已将台湾行政长官罢免，并将松山基地司令官撤职审判。
  在异乡作战，语言障碍是最大的不便。苏联航空志愿队来中国作战初期，曾发生跳伞的飞行员被当地民众误认作日本人而加以围攻的事件。为了避免类似的误会，国民政府为他们制作了蓝色的袖章，上写“来华助战洋人，军民一体救护”。
  １９３８年初，波留宁的飞机在作战返航时出现故障，迫降在一片芦苇里。全体机组人员忧心忡忡地望着这个陌生地区。不久，三百多个中国人小心翼翼地朝他们走来。波留宁赶紧用手指着绣在他制服上的蓝布条，中国人端详了一会儿，突然露出了笑容。
  机组人员通过图画语言，指导村民们把重达七吨重的飞机从沼泽地里拖出来，中国人硬是靠人力把飞机挪到江边，抬上一条小火轮，一位老船长痛快地答应把飞机运到汉口。
  随后，这几位“洋人”被安排到一家小餐馆吃了顿安逸的便餐，有蒸肉、花生米和各种陌生的蔬菜。饭后，他们在安静的村舍里美美睡了一觉。他们好不容易才弄清楚那地方叫做芜湖，在他们记忆里，那里好像一个战时疗养所。
  护送他们去汉口的中国小伙子带足了面饼，还带了茶水。他一路上做着手势讲故事，用口哨吹出动听的中国民歌。两天后，飞行员们安全回到汉口基地。不久，飞机也运到了基地。
  再说日军在武汉空战中吃了亏，处心积虑地寻找机会报复。４月２９日是日本的“天长节”，是日本人大庆的日子。侵华日军头目企图在这天之内一举消灭驻武汉的中国空军主力，为天皇祝寿，邀功领赏，调来海军佐世保第二航空队执行这个使命。
  离日军预定的奇袭还有九天，中国空军击落了一架在湖北孝感上空侦察的日军双座侦察机，在死去的日军飞行员身上搜到一个笔记本，上面记载着日军的空袭计划。中国空军积极准备迎战。
  日军并不知道计划已经暴露。２９日下午两点半，日本海军第二航空队出动三十六架重型轰炸机，在十二架战斗机掩护下，杀气腾腾飞向武汉。
  中国空军三个大队的十九架驱逐机和苏联志愿航空队的４５架战斗机，此刻已占据有利高度，等待日机进入布好的口袋。中苏空军的作战方针是：一个机群在武汉东北巡逻，相机与日军战机缠斗，迫使日军战斗机与轰炸机分离；另一个机群负责保卫武汉市区，重点打击日军轰炸机。
  日军机群刚一进入武汉上空，中国空军第四大队的九架И－１５首先迎了上去。此时，敌我飞机数量为四比一。第四大队不畏强敌，突入日机编队，与日机展开“空中肉搏”。
  武汉上空构成立体纵深空战(4)
  开战不到五分钟，少尉飞行员陈怀民首先咬住一架日机，把它揍了下去。这是陈怀民击落和重创的第三架日机。半年前，日军出动三百多架飞机空袭南京时，他驾驶二四○五号霍克飞机，与战友们一起，击落日机一架，击伤四架。陈怀民被四架日机包围，油箱被日机击中起火，迫降长江，折断了鼻骨。
  伤愈后，母亲对他说：“怀民，杀敌报国，无上光荣，妈不扯后腿，可我有个心愿，为了咱陈家不断香火，你先结婚吧。”
  陈怀民说：“我正在作战，结婚会增加心理负担，这件事以后再说吧。”
  “二一八”空战中，陈怀民随队从孝感飞到武汉应战，座机被日军击中，迫不得已跳伞，腿部负伤。４月１０日，他驾机飞到台儿庄低空侦察，返航途中与日机遭遇，孤军奋战，撞毁一架日机，自己又一次跳伞成功。
  这一天，陈怀民首开纪录后，一拨机头，盯住了另一架日机。他的出色的战斗动作，引起了日军注意。五架日机发疯似的扑上来，狠命向他射击。陈怀民的战机多处中弹，难以操纵。他本可再次跳伞求生，但他开足马力，向附近一架日机的机背撞去。“轰隆”一声巨响，两条火龙翻滚着落向地面。陈怀民的壮举，使日军飞行员胆寒，令地面上观战的中国军民动容，令空中激战的战友骄傲！
  在陈怀民的鼓舞下，中苏空军越战越勇，经半小时激战，击落日机二十一架，其中战斗机十一架、轰炸机十架，取得抗战以来最辉煌的空战胜利。武汉三镇掀起了祝捷的热浪，人们涌向王家墩机场，慰问凯旋的飞将军。第二天，冯玉祥为陈怀民赋诗一首，以纪念“四二九”空战，缅怀英烈：“舍身成仁同归尽，壮烈牺牲鬼神气。”
  人们在清理被陈怀民撞落的那架日机残骸时，发现了日军飞行员高桥宪一的妻子美惠子的照片，以及美惠子写给丈夫的信，信中充满了凄凉、孤独和对丈夫的缱绻之情。陈怀民的妹妹陈难读了这封信，提笔写下《一封致美惠子女士的信》。她愤怒地控诉日本军国主义者制造侵华战争的罪行，表达了对美惠子的关心。这封信拨动了亿万人的心弦。武汉各报相继刊登，电台将它译成多种语言，向全世界广播。香港《读者文摘》把美惠子和陈难的信一起刊出，并介绍她们的通信。这件事轰动了全球，形成强大的反法西斯舆论。
  日本空军遭到重创后，在一个月内没有再敢进犯武汉上空。直到５月底，日军才恢复对武汉的空袭。
  在此期间，发生了一件令日本人瞠目结舌的事情。５月１９日下午，两架马丁式СБ－１０轰炸机，从汉口王家墩机场升空向东飞去，这两架飞机的飞行员，是徐焕升和佟彦博。轰炸机上装载的不是炸弹，而是写给各界日本人的二十万张传单，上面写着：
  中日两国有同文同种、唇齿相依的亲密关系，应该互相合作，以维持亚洲和全世界的自由和平；日本军阀发动的侵略战争，最后会使中日两国两败俱伤，希望日本国民唤醒军阀放弃进一步侵华迷梦，迅速撤回日本本土。
  徐焕升和佟彦博驾机经过南昌和衢州，到达宁波前进阵地加油，然后直飞日本，在第二天下午抵达九州上空，一路奔袭，向长崎、福冈、久留米和佐贺等主要城市及四国的部分地区散发了传单，然后安全回国，分别在玉山和南昌机场降落。
  日本上空来了中国飞机，全国骚动，惊恐万分。徐焕升后来回忆道：“当时，日本的防空哨戒能力相当幼稚，我们进入日本上空时，并未被发现；直到完成任务离开日本，俯视眼底的都市才刚刚在实施灯火管制。及至天明飞回到我国东海岸上空之际，接到地面联络，得知在上海、杭州一带有多架日本飞机升空拦截我们，但我们则掩蔽在云雾中安全返航。”
  这次针对日本本土的“人道飞行”，没有投掷一颗炸弹，也没有人流血，只是实施了“纸弹轰炸”，使日本政府非常难堪，在国际上引起了深切关注，国内外舆论一致称赞中国翱翔在天空的雄鹰。
  接下来，在５月３１日上午，日本海军第十二航空队的十一架战斗机袭击武汉。苏联志愿航空队“正义之剑”大队的三十一架战机立即升空，爬到一千五百米高度，作为主力迎敌。与此同时，中国空军的十八架战机也爬上二千四百多米高空，构成立体纵深的空战态势。
  １２点左右，飞入武汉上空的日机，见中苏空军已排好队形迎战，急忙掉头回窜。中苏空军近五十架驱逐机扑向日军机群，击落几架日机。其余日机掉过头来，正要激战，中国另一个机队赶来增援，又连续击落几架日机。苏联飞行员古班柯击落一架日机，机枪子弹打光了。还不愿撤离战场，开足马力，向一架日机猛撞，将它的机翼撞断。失去一条机翼的日机一头栽向地面。古班柯驾驶负伤的飞机安然返回。
  这次空战击落日机十四架。作家老舍描写了当时的盛况：“看到敌机被我机打伤，曳着黑烟逃窜，走着走着，一团红光，敌机打几个翻身，落了下去，有多么兴奋、痛快呀！”
  至此，中苏空军在武汉上空与日军进行了三次大空战，共击落日机四十多架。６月５日，国民政府在汉口举行隆重的追悼大会，悼念在空战中牺牲的空军官兵。武汉三镇万人空巷，人们涌向会场默悼。中共中央代表参加悼念，周恩来代表中共中央驻汉办事处献上花圈和写着“义薄云天”的横幅，挽联上写的是“捐躯报国”。