武汉失守，中国空军在人员、飞机均有较损耗，战飞机仅有135架。了进行整补，暂停止了击。各轰炸机中队调至、宜宾整训，各驱逐机中队调至重庆、、兰州等驻防训练。苏联志愿航空队亦转至兰州基进行休整。1939年春，从苏联又购进一批飞机，补充中国空军苏联志愿航空队。战飞机增至245架。此，苏联志愿航空队有4队（轰炸、战斗各2），中国空军有7队及1独立侦察中队。其中，1、2、6、8队轰炸机队，3、4、5队驱逐机队。一部兵力统一驻防西安、梁山、吉安、衡阳、南施等机场担任警戒，其他集中兰州、汉中、重庆、宜宾、昆明、柳州、芷江进行训练。便指挥战，将领导机构改编1军区司令部3路司令部。1军区司令部（司令官黄秉衡）驻兰州，所属1路司令部驻重庆，2路司令部驻桂林，3路司令部驻。
1939年半年，日军在华飞机共有500架左右（海军航空兵200余架，陆军航空兵280余架）。6月间诺门坎件生，日本陆军航空兵团司令部及5战队调往中国东北。在中国关内的陆军航空兵编3飞行集团，辖1、3飞行团21独立飞行队，分驻华北、华中华南。此，日军已无力动规模的战略攻势，其陆军省与参谋本部制订的《今华处理办法》规定：“无特别重的必，不再扩占领区。”同，其参谋总长载仁亲王奉敕1938年12月2日达《陆令241号》，规定侵华日军的主任务是“确保占领区，促使其安定，坚强、长期围攻的态势，努力扑灭抗日残余势力”，但其航空兵，则命令华中派遣军司令宫主担任华中及华北的制空进攻战，特别是制压袭扰敌人的战略、政略中枢，并秘密与海军协同，努力歼灭敌人的空军战力量。此，日军即加强了中国内各重城市的空袭，企图摧毁中国军民的抗战意志，迫使国民政府屈服。在此前，日军航空兵已经中国内进行次轰炸，但其空袭的目标，主是军机场，此则改变打击中国政治、经济中主，打击军目标辅的方针。
1938年12月26日1次空袭重庆，即不断空袭兰州、、宜宾等方城市。1939年2月旬，始轰炸延安。中国空军在迎击反击的战斗中，曾取一些战果，不断击落日机。11月4日，日海军13航空队72架飞机袭，其司令官奥田喜久司被中国空军击毙。10月3日、14日，苏联志愿航空队两次空袭武汉日军机场，共炸毁日海军飞机70余架，志愿队飞机仅受伤3架。但总的说，由实力悬殊，中国空军损失甚巨，特别是在日机频繁的空袭，方人民的生命财产遭空前的浩劫。尤重庆所受的破坏更。5月4日的空袭，炸毁房屋1200余栋，居民死亡4400余人，负伤3100亲人。
1940年初，中国空军尚有战斗机112架、轰炸机49架。撤销了2、6队的番号，保留1、3、4、5、8队直属1、25中队。在苏联购买的飞机，因通困难，难及补充消耗。二次世界战爆，欧洲局势日趋紧张，苏联求保，更无力向中国供应飞机航空器材。中国空军的处境，更严峻。据中国《空军游击计划及战计划》记载，至1940年8月，中国空军所剩的各式战飞机仅有61架。国民政府认，1940年“是抗战中空军战最黑暗的期”。
1940年，据日军5月间统计，在华日军陆海军航空兵的战飞机共有408架（不包括东北区台湾区）。日本本营尽快迫使国民政府屈服早日结束中日战争，5月间决定进一步加强中国的政略、战略轰炸，动一次代号力“101”的规模空袭，使飞机297架，汉口、运城主基，集中轰炸重庆。5月18日始，9月4日方告结束。本在数量中国飞机就处绝劣势，日海军“零式”战斗机使中国战场，中国空军面临的形势更严峻。“零式”战斗机装备有机枪4挺轰炸，击瞄准仪，载60公斤航弹2枚，爬高速度与续航力等较中国使的苏制N-15N-16驱逐机优。
1940年9月13日，中国空军34架驱逐机与日军13架“零式”战斗机在重庆附近空空战，中国飞机被击落13架，击伤11架，日机仅有数架受伤。次空战是中国N-15、N-16驱逐机与日军“零式”战斗机的一次锋，是抗战中国空军最惨亘的一次失败。次空战，中国空军减少损耗，令飞行员避免与日战斗机正面锋。日机袭，经常提前飞避警。因，中国的制空仅完全落人日军航空兵手中。1940年内，日机进袭四川达102次，动飞机3050架次，单重庆就轰炸了49次，且每次飞机在100架左右。10月间，的一次空袭，竟有数架日机在其“零式”战斗机掩护，降落在机场，飞行员机纵火焚烧停放在机场边的中国教练机，再登机飞。据日军统计，“101”号战的110内，日机与中国飞机空战607架次，击落中国飞机117架（内14架未证实），炸毁65架；日机被击落16架，受伤387架。据中国空军统计，1940年全年，包括“101”号战在内，中国空军共进行空战61次，使飞机1084架次，击落日机32架，击伤日机22架，中国飞机被击落、击毁29架，损伤64架。
中国抗战初，国日本采取所谓中立的绥靖政策，有给与中国任何实际支援，反供给日本战略物资，随着侵华战争的扩，国的在华利益受损害，日军占领武汉，日关系逐渐生变化。1938年11月30日，日本内阁御前议确定建立“东亚新秩序”，就完全否定了国“门户放，机均等”的政策，不仅关系国在华的利益，且关系国在东南亚的利益。12月30日，国政府写信给日本政府，说“国政府不承任何一国，有必、或有理由在不属它的主权的区内，规定一新秩序的内容与条件，并命新秩序的掌权者及施令者”。从1940年1月、国始日本实施军火限制。
1940年9月27日，德、意、日签订了同盟条约。国10月6日宣布“征集废铁令”，不准再向日本卖废铁，日予盾始激化。蒋介石利日的矛盾，10月18日向国驻华使约翰逊正式提希望国提供空中援助的求，说中国每年需500至1000架飞机，希望尽快先运500架济燃眉急。说：“我国有此数量飞机。即摧毁日本海军实力。此实国唯一替代日战良策。即使日生战争，国有新式空军助我陆军战。国海军虽不驶远东亦无妨碍。盖中国陆军与国空军一部分，已足消灭日本海军。”10月底，又派其空军顾问，国退伍军官陈纳德毛邦初至国活动。
11月6日，国选结束，罗斯福3次连任总统。他认识，日冲突己不避免，但国尚未战争准备，因，其远东政策首问题就是利中国的抗战，拖住日本，使其暂不向南扩张，推迟日战争的始间，此，他决突破“孤立主义”，实行“华制日”方针。1941年3月，国通“武器租借法案”，4月贷给国民政府543万元，并宣布中国是有资格获租借援助的国，贷款购买国的飞机。但又怕公援助中国，激怒日本，促其提前与国战，并应付国内的孤立主义势力，罗斯福签署了一项行政命令，准许预备役军官士兵迟陆军海军航空部队，参加陈纳德组建的赴华国志愿队。既支援中国迫切需的空中援助，又避免了国政府公面。1941年7月，110名飞行员、150余名勤人员一批国志愿人员中国。蒋介石8月1日布命令、“由志愿华参战员及航空委员派赴该队华员，共同组”中国空军国志愿队，辖3驱逐机中队，“陈纳德校就任该队指挥官”，共有P40-C驱逐机99架，先在缅甸的同古集训。
1941年12月7日，太平洋战争爆，英、日宣战，加拿、荷兰、希腊等许国日宣战，中国政府9日正式日宣战，中国单独抗击法西斯日本的战争展世界反法西斯战争。，日本陆军航空兵的150中队，有70太平洋战场，入侵中国的海军航空兵中国沿海军的反潜空防战，日军航空兵中国内的压力相有所减轻。中国空军除增加了国志愿航空队外，身实力恢复，有轰炸机1、2，8、12队，驱逐机3、4、5、11队侦机1
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