1937年12月,，南京失守后,，國民政府機關,、軍事委員會和中共代表團,、八路軍辦事處等機構紛紛遷到武漢,，武漢成為當時抗戰(zhàn)的指揮中心,。

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侵華日軍積極策劃進攻武漢,，一方面派飛機對武漢狂轟濫炸，一方面派地面部隊迅速推進,。武漢當時是中國空軍的重要基地之一,。日軍以近400架飛機連續(xù)轟炸武漢等地,，欲奪取這一地區(qū)的制空權。

在武漢會戰(zhàn)期間,，裝備處于劣勢的中國空軍在蘇聯(lián)志愿飛行隊的配合下,，在空中奮勇抵抗并多次擊退了日軍的進犯，還配合地面戰(zhàn)斗頻繁出擊,，轟炸和掃射溯長江而上的日軍,，取得了一系列輝煌戰(zhàn)績。

1938年1月5日,，蘇聯(lián)空軍志愿隊100多人飛抵武漢,，加入戰(zhàn)斗序列，而在淞滬抗戰(zhàn)和南京保衛(wèi)戰(zhàn)中遭受嚴重損失的中國空軍也得到部分補充,。

1938年2月18日上午9時許,，日軍出動38架各式飛機空襲武漢。李桂丹率領中國空軍第四大隊和蘇聯(lián)空軍志愿隊分別從漢口,、孝感和南昌等地起飛迎擊,，迅速將敵機攔截在距離武漢市中心50至75公里的地帶，并展開了激烈的廝殺,。激戰(zhàn)十幾分鐘,，日機開始被擊中墜落，日本指揮官金子隆司大尉也墜機身亡,，其他則狼狽逃竄,。

這一仗，中蘇空軍共擊落敵機14架,，取得了武漢保衛(wèi)戰(zhàn)中的首次空中勝利,。不幸的是大隊長李桂丹、中隊長呂基淳和其他多名飛行員壯烈殉國,。

2月21日,，各界民眾萬余人舉行集會和游行慶祝空捷,、追悼國瘍,。中共中央和駐武漢的第18集團軍代表周恩來、董必武,、葉劍英等出席集會并敬送挽聯(lián):

為五千年祖國英勇棲牲,，功名不朽；有四百兆同胞艱辛奮斗,，勝利可期,。

4月20日，駐扎在孝感機場的一架中國空軍戰(zhàn)機在試飛中發(fā)現(xiàn)一架日軍飛機，并將其擊落,，在檢查敵機殘骸時發(fā)現(xiàn)了日軍近期準備發(fā)動新一輪空襲的重大情報。

果然,，在4月29日下午,，日軍為慶祝天皇生日，特派佐世保十二航空隊的39架飛機空襲武漢,，目標是中國的空軍基地和漢陽兵工廠,。早已嚴陣以待的中國空軍由毛稼初和董明德率領19架伊-15型戰(zhàn)斗機，會同蘇聯(lián)飛行員圖恩,、別斯帕洛夫繃圖斯等駕駛的45架戰(zhàn)斗機占據(jù)了有利高度,，奮起迎戰(zhàn)。日軍被打了個措手不及,，半個小時后,，中蘇飛行員擊落日機21架，打死飛行員50名,，兩名跳傘的飛行員被活捉,。

5月31日，日軍又卷土重來,，以36架驅逐機和18架轟炸機再次進犯武漢,。這次也不例外，日軍重蹈前兩次空戰(zhàn)的結果,，被中蘇戰(zhàn)鷹合力擊落了14架,。此后，中國空軍在蘇聯(lián)志愿飛行隊的配合下,，接連取得了“七一六”“八三”和“八一八”等空戰(zhàn)的勝利,。

6月后，日本大本營下達命令,，決定“以初秋為期,，攻擊武漢”，武漢保衛(wèi)戰(zhàn)進入了新的階段,。中國空軍除保衛(wèi)武漢上空外,，還主動出擊，打擊南京,、蕪湖一帶的日軍飛機場和長江內的日軍艦艇,，破壞日軍海陸空的“立體”進攻。此外,，中國空軍還不時直接打擊日軍地面部隊,，打擊點主要選擇日軍的指揮部、車站,、軍用列車,、倉庫,、浮橋、炮兵陣地,、步兵集結點,、機械化部隊和行軍隊列，取得了相當?shù)膽?zhàn)果,。據(jù)統(tǒng)計,，從5月至10月，中國空軍擊落敵機60余架,，炸沉炸傷敵大小軍艦100余艘,。