此时的机场，集结了周青云多年积攒的空军本钱 ——50 多架美国寇蒂斯霍克 2 战斗机、30 多架德国 k-47 战斗机，20 余架美国道格拉斯 o-2 双翼轰炸机，以及 10 余架德国 dornier do p 轰炸机。
寇蒂斯霍克 2 战斗机是当时世界上较为先进的机型，最大时速可达 330 公里，配备两挺 127 毫米重机枪，火力强劲，适合空中格斗；德国 k-47 战斗机则以稳定性着称，爬升速度快，能在复杂气象条件下作战。
轰炸机方面，道格拉斯 o-2 双翼轰炸机可携带 几百公斤炸弹，航程达 1200 公里，适合远程轰炸；dornier do p 轰炸机则采用全金属机身，抗打击能力强，能在低空实施精准轰炸。
这些战机大多是周青云通过海外渠道采购，经济危机时从德国、美国挑选，每一架都凝聚着他建设空军的心血。
空军指挥官石邦藩站在指挥塔上，看着整齐排列的战机，神色凝重。他曾在德国空军学院留学，有着丰富的空战指挥经验，此次临危受命，深知责任重大。
为了确保作战胜利，周青云还特意从德国聘请了三位空军顾问 —— 格拉夫、卡斯特尔、施密特，三位顾问均参加过第一次世界大战，实战经验丰富。
此时三位顾问正围着沙盘，与石邦藩讨论作战方案。
“石司令，日军战机数量虽多，但他们的航母在吴淞口外停泊密集，我们可以先集中轰炸机对航母进行打击，同时用战斗机牵制日军战斗机，切断他们的空中支援。” 格拉夫指着沙盘上的日军航母位置，语气坚定地说。
卡斯特尔补充道：“日军战斗机队指挥官生田乃木次狂妄自大，我们可以利用这一点，设下埋伏，引诱他上钩，打掉他的战机，能极大打击日军士气。”
施密特则提醒道：“要注意日军的防空火力，轰炸机必须在战斗机的掩护下，低空突防，才能提高命中率。”
石邦藩采纳了三位顾问的建议，四个人一起制定了作战计划：将战机分为三个编队，第一编队由 20 架寇蒂斯霍克 2 战斗机与 15 架 k-47 战斗机组成，负责牵制日军战斗机；第二编队由 10 架道格拉斯 o-2 轰炸机与 5 架 dornier do p 轰炸机组成，重点轰炸 “加贺” 号航母；第三编队由 10 架道格拉斯 o-2 轰炸机与 5 架 dornier do p 轰炸机组成，攻击 “凤翔” 号航母及其他战舰；剩余战机作为预备队，随时支援前线。
清晨，五丈涂机场的跑道上，战机引擎轰鸣。
石邦藩站在跑道旁，对飞行员们进行战前动员：“兄弟们，黄毓全大队长牺牲了，南京空军需要我们，上海百姓需要我们！今天咱们就要让小鬼子知道，中国空军不是好欺负的！”
飞行员们齐声呐喊：“誓死报国！血战到底！”
随着信号弹升空，第一编队的战机率先起飞，紧接着第二、三编队也陆续升空，形成庞大的机群，朝着上海吴淞口方向飞去。
上午 10 时许，机群抵达吴淞口上空，日军 “加贺” 号、“凤翔” 号航母上的舰载机立刻起飞迎战，生田乃木次亲自驾驶战机，带领 15 架中岛三式舰上战斗机冲向中国战机编队。
“兄弟们，跟我上！” 第一编队指挥官、寇蒂斯霍克 2 战斗机飞行员周青山大喊一声，驾驶战机率先冲向日军机群。周青山是周承辅次子，今年26岁，曾经在德国“特种航空处”系统学习空军。
双方战机在空中缠斗起来，机枪声、爆炸声此起彼伏。周青山瞄准一架日军战机，按下机枪按钮，子弹精准击中日军战机的引擎，日军战机冒着黑烟坠向海面。
但很快，三架日军战机将他包围，周青山凭借寇蒂斯霍克 2 战斗机的机动性，不断做出规避动作，同时寻找反击机会。
就在此时，一架 k-47 战斗机赶来支援，与周青山配合，打掉了其中两架日军战机，剩下的一架仓皇逃离。
生田乃木次看到手下战机不断被击落，怒不可遏，驾驶战机直冲周青山所在的指挥机。
周青山早有准备，驾驶着战斗机与他展开一对一缠斗。
生田乃木次的驾驶技术确实精湛，战机在空中不断变换姿势，试图寻找周青山的破绽。
但周青山凭借对战斗机性能的熟悉，以及格拉夫顾问传授的空战技巧，始终占据上风。
几个回合下来，生田乃木次的战机被石邦藩击中机翼，失去平衡。他试图迫降在上海市区的一片空地上。
却没想到刚落地，就被早已愤怒的上海市民围了起来。“打死这个倭寇！” 市民们拿着木棍、砖头，朝着生田乃木次猛打，这位不可一世的日军大尉，最终在民众的怒火中丧命。
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与此同时，第二、三编队的轰炸机在战斗机的掩护下，低空突防，朝着日军航母投下炸弹。“加贺” 号航母的甲板上，日军士兵慌忙躲避，炸弹落在甲板上，燃起熊熊大火，舰载机被炸毁多架。
“凤翔” 号航母也遭到重创，舰体多处受损，被迫向远海撤离。
攻击机队队长小谷进大尉驾驶着三菱一三式舰上攻击机，试图对中国轰炸机进行拦截，却被两架 k-47 战斗机盯上。
经过一番缠斗，小谷进的战机被击中油箱，他被迫驾驶战机紧急迫降在 “凤翔” 号航母的甲板上。
可就在战机即将着陆时，油箱突然爆炸，战机瞬间化为火球，小谷进当场身亡，“凤翔” 号航母的甲板也因此受损严重。
在随后一周的空战中，五丈涂机场的空军在石邦藩与三位德国顾问的指挥下，先后与日军战机交战十余次，共击毁日军战斗机近 40 架，轰炸机 10 余架。
但中国空军也付出了沉重代价，20 余架战斗机损毁，6架轰炸机被击落。
幸运的是，大部分飞行员在战机被击中后，成功在上海市区或周边滩涂跳伞，上海市民得知是中国空军飞行员后，纷纷伸出援手，有的为受伤飞行员包扎伤口，还有的用小船将水上跳伞的飞行员送到安全地带。
日军战斗机部队的惨重损失，让海军第三舰队司令野村吉三郎极为震怒。2 月 15 日，他在 “出云号” 旗舰的会议室里召开海军会议，参会的日军将领个个面色阴沉。
野村吉三郎猛地一拍桌子，怒喝道：“陆军马鹿！简直是废物！我们的战机损失这么大，他们却连闸北的阵地都拿不下来，还让中国空军对我们的舰队进行轰炸，你们说，这像话吗！”
负责与陆军协调的参谋官低着头，不敢反驳。野村吉三郎越说越气：“再这样下去，我们的第三舰队迟早损失更大！必须想办法扭转战局！”
可此时的日军，早已是强弩之末。
2 月 16 日起，石邦藩再次调整作战计划，集中 40 余架寇蒂斯霍克 2 战斗机和 k-47 战斗机，配合 20 余架道格拉斯 o-2 双翼轰炸机、10 余架 dornier do p 轰炸机，对日军海军第三舰队展开大规模轰炸。
日军虽然派出剩余战机应战，但由于飞行员损失过多，新补充的飞行员缺乏实战经验，很快便被中国空军压制。
在这场持续四天的轰炸中，日军又有 10 余架战斗机和 10 余架轰炸机被击毁，“加贺” 号航母被多枚炸弹击中，舰体破损严重，被迫撤离战场；“大井” 号轻巡洋舰在轰炸中弹药库爆炸，沉入海底；“夕张” 号轻巡洋舰被击中动力系统，失去航行能力；“能登吕” 号水上飞机母舰也遭到重创，无法再起降飞机。
2 月 20 日，野村吉三郎站在 “出云号” 的舰桥甲板上，看着伤痕累累的舰队，听着远处传来的中国战机轰鸣声，无奈之下，只得下令：“放弃支援陆军，暂时远离吴淞口！”
命令下达时，他还在怒骂陆军：“都是陆军马鹿的无能，让我们海军蒙受如此巨大的损失！”
四省边地空军大败日军海军第三舰队的捷报传开后，全国沸腾。
上海《申报》《新闻报》等媒体纷纷刊登报道，标题诸如 “五丈涂空军显神威，痛击日寇保淞沪”“石邦藩将军指挥有方，中国空军扬眉吐气” 等。
石邦藩的名字传遍大江南北，各界人士纷纷致电五丈涂机场，向空军将士表示祝贺。
南京国民政府也致电嘉奖，称 “四省边地空军为抗战之楷模，为国家之荣光”。
在辰溪，四省边地政务委员会收到捷报后，周承业立刻召开会议，宣布嘉奖空军全体将士，为牺牲的飞行员家属发放抚恤金，并号召边地军民以空军为榜样，支援淞沪抗战。
辰溪的百姓自发走上街头，敲锣打鼓，庆祝空军大捷，不少青年更是踊跃报名参军，想要加入空军，奔赴上海前线。
此时，周青云正率领第九军的先头部队抵达镇江江面。
当捷报电报传到运输船时，全军将士欢呼雀跃，士气大增。
镇江市民得知是支援上海的第九军来了，纷纷涌上街头，有的送吃的，有的送棉衣、棉被，还有的举着 “欢迎抗日英雄” 的标语，向士兵们挥手致意。