而關東軍更加不清楚的是，就在王效明發起反擊的頭兩天，第一批已經完成換裝訓練十個航空中隊的一百八十架新式P三九戰鬥機，以及原有的波蘭製造的戰鬥機、轟炸機。包括戰前從江北進口，卻是此時才運到的大批航空炸彈，已經陸續轉場到了湯原南部原來由關東軍修建的各個野戰機場。並已經做好了隨時出動的準備。
在很有可能會出現第一次與日軍面對面進行空戰情況的刺激之下，這些航空兵早已經摩拳擦掌的有些等待不及了。當轉場到湯原境內之後，不待休整便在最短的時間熟悉了戰場環境以及制定了航線圖。並做好了一切戰鬥準備，就等日軍自己送上門來。
當關東軍航空兵團在梅津美治郎要求之下，一口氣出動了可以出動的幾乎全部力量，二百多架轟炸機、戰鬥機起飛後，完成編隊飛臨方正的時候。在他們的頭頂上九十架P三九戰鬥機和十二架PZL二四戰鬥機早已經在中高空等候多時了。
當然日軍一共出動了多少架飛機對方正日軍進行支援，此時坐鎮湯原機場指揮第二梯隊，以及已經趕到通河縣城的方子翼並不知情。一次出動一百零二架飛機，只是爲了求穩。畢竟這是航空兵自組建以來，第一次做好的是空戰準備。
從中央返回，此時已經接過指揮權的方子翼，此次作戰的準備是按照之前日軍對地攻擊時候的慣例來準備的。日軍一般在對地攻擊時，多以多批次小機羣的形勢出動。一般都是最多出動個三五十架，但輪換頻繁。不知道日軍一次性出動了罕見的二百多架的方子翼，還是按照之前對日軍空戰戰術的瞭解部署的。
對於方子翼來說，自己部下幾乎全部都是新手，雖說已經完成空戰所需的各種訓練。但是包括各級指揮員在內，沒有一個人參加過空戰。也就是說這支部隊從上到下，全部都是菜鳥級的。就算飛行時間再長，在空戰方面也是小白一個。
對於這支從上到下全部都是菜鳥的航空兵來說，唯二的優點除了P三九戰鬥機遠優於日軍現在所使用的九七式戰鬥機的性能之外，就是所有的飛行員利用繳獲的九七式戰鬥機，進行過模擬空戰訓練，對於這種日本陸軍航空兵裝備的主力戰鬥機性能都有了一定了解。而且楊震也提供了不少關於空戰戰術方面，極有見解的建議。
所以爲了保險起見，方子翼與袁斌、夏伯勳兩個人商議，一次性拿出全部的飛機分兩個梯隊參戰。第一梯隊由夏伯勳指揮，以一比二，甚至是一比三數量上的優勢，出動一百架P三九戰鬥機，十二架PZL二四戰鬥機組成空戰組，對日軍極有可能展開的空襲，進行一場空中伏擊戰，爲地面上的部隊構築一張空中防護網。
第二梯隊由方子翼親自指揮，包括剩餘的八十架P三九戰鬥機，以及所有剩餘的波蘭戰鬥機，以及全部的轟炸機，在第一梯隊與日軍開始作戰後，對哈爾濱、齊齊哈爾所有的日軍機場展開大規模的空襲。爭取將日軍後續機羣，一勞永逸的打垮在地面上。
這是方子翼在去蘇聯空軍學院學習合成指揮前，最後一次指揮空戰，所有他很重視。考慮的也很周密。只是可惜的是日軍駐哈爾濱機場的所有飛機幾乎傾巢出動，機場上除了幾架備用飛機之外，幾乎沒有什麼值得轟炸的目標。他的這番苦心，頗有種明珠暗投的感覺。
沒有找到什麼有價值目標的方子翼爲了避免浪費現在對於自己來說，還是比較珍貴炸彈，只得放棄了對哈爾濱機場的空襲。然而在哈爾濱撲了一個空的方子翼，在返回的途中發現了運送獨立第二守備隊增援方正的車隊。
撲了一空的方子翼將首戰便撲空的火氣全部撒在了這個車隊上，一百多架的大機羣，一頓炸彈連同槍炮，直接將獨立第二守備隊炸的傷亡三分之二，連方正都沒有進便打道回府了。將氣都撒在了下面車隊身上的方子翼不知道，他這次瀉火般的攻擊會給後續的戰局帶來多大的影響。
相對於在哈爾濱撲空的方子翼，空襲齊齊哈爾機場的重轟炸機羣收穫倒是不小。除了調往反正參戰的機羣之外，第九飛行團剩下的一個戰隊，以及由嫩江剛剛轉場過來的一個戰隊，全部被炸燬在了地面上。將遠藤三郎的後續空襲計劃直接扼殺在搖籃裡面。
而帶領第一梯隊參戰的夏伯勳，爲了保證出動飛機的數量，將兩種戰鬥機同時使用，組成了高低搭配的模式。利用波蘭制戰鬥機中低空格鬥性能優異，尤其是爬升性能超過P三九戰鬥機的優點，進行中空攔截並進行偵查。
而所有P三九戰鬥機則事先在高空待命。一旦發現日軍飛機，則利用之前與九七式戰鬥機模擬格鬥訓練總結出的戰術，利用美製P三九戰鬥機堅固的機體，與這個時代戰鬥機相比，可以用兇猛二字來形容的火力優勢由高空俯衝攻擊。
夏伯勳爲這些戰鬥機制定的戰術極爲簡單，俯衝、攻擊、脫離。如果實在需要進行空中格鬥，那就將所有的日軍飛機引向P三九戰鬥機性能出色的中低空。袁斌再三和飛行員強調，絕對不允許與日軍飛機在高空進行格鬥。整整超越日軍飛機一代作戰飛機的性能，加上縝密的戰術安排，即便數量上處於絕對劣勢，但對於夏伯勳來說取勝的機率還是很大的。
爲了搶在可能出動的日軍飛機前面抵達方正戰區，當天色剛一濛濛放亮的時候，配合此次作戰的航空兵便已經起飛。等慢騰騰按部就班吃完早飯後才起飛，起飛後在空中進行編隊又耗費了一段時間的日軍航空兵抵達戰區的時候，親自帶隊起飛作戰的參謀長夏伯勳已經等的有些不耐煩了。
儘管在王效明的支持之下，已經在方正西部佈置了不少的對空觀察哨。但日軍遲遲未到，讓他還以爲今天恐怕要白跑一趟了。實際上不是日軍晚到了，而是急於拿出一些成績來的他太心急了。
當接到地面報告，日軍飛機已經經延壽抵達方正上空的時候，夏伯勳強制壓制住心中的喜悅，按照之前制定的戰術要求，下達了攻擊命令。儘管接到的報告已經說明，日軍此次出動了極爲罕見的大型機羣編隊，但初生牛犢不怕虎的夏伯勳依舊毫不危機的帶隊迎了上去。
此次帶隊指揮攻擊的日軍第九飛行團長橋本信秀在臨出擊之前，得到專門從新京趕到哈爾濱的關東軍航空兵團司令官遠藤三郎的交待，進入戰場之後一定要格外小心。戰鬥機一律不許脫離編隊。無論出現什麼樣的情況，也要保護好戰鬥機。
對於橋本信秀少將來說，雖然是陸軍航空兵少將，但日本陸軍航空兵一貫戰術呆板，不知道變通的特點在他身上發揮的淋漓盡致。也許對於橋本信秀少將來說，他作爲一名飛行員是合格的，但是作爲一名空戰指揮官來說，腦筋卻是多少有些死板。
對於遠藤三郎的命令，他可謂是不折不扣的執行了。嚴令幾個飛行戰隊的戰鬥機，對轟炸機羣實施幾乎是寸步不離的貼身保護這樣一來，所有的轟炸機因爲有了保姆的貼身保護，看起來的是安全了。但是所有的戰鬥機又都被死死的栓在了轟炸機身邊，又極大的限制了戰鬥機的本身應該具有的機動性。
而爲了保證轟炸精度，轟炸機的飛行高度並不高。這又使得爲其貼身護航的戰鬥機，也只能同樣放棄了日軍飛機一貫的高空機動性能極爲優良的性能，陪着在三四千米的中低空晃盪。戰術上的錯誤，首先就爲此次空戰日軍慘敗埋下了伏筆。
由於戰術上的失誤，就在兩軍已經極爲接近的時候，過於謹慎的日軍航空兵還沒有發現在他們頭頂上隱藏的早已經守株待兔很長時間的對手，更沒有發現身後不遠處，在他們剛一進入方正境內，便利用雲層掩護悄悄跟上來的兩架P三九戰鬥機。當對手以大速度從高中俯衝下來的時候，橋本信秀和他的機羣幾乎沒有任何的反應。
從高空俯衝下來的P三九戰鬥機以其強大的火力，以及堅固的，可以承受極大過載的機體。面對着幾乎沒有絲毫準備，以密集的編隊正在向方正飛去的日軍機羣，展開了一場接近屠殺的攻擊。
日軍機羣由於過於密集，從高空撲下來的P三九戰鬥機羣幾乎不用刻意的瞄準，打出去的子彈都會找到一兩個目標鑽進去。而十二點七毫米子彈，遠非時下流行的七點七毫米或是七六二毫米普通口徑機槍子彈可以相比的。
當夏伯勳指揮他的機羣完成第一次俯衝攻擊後，所有戰鬥機以整齊的編隊拉起的時候，已經有五十多架日軍飛機不是被打的凌空爆炸，就是渾身是火的向着大地一頭栽下去。而這時的日軍飛機，猶如受驚的鳥羣一般，原來整齊的編隊被打的稀爛。而夏伯勳恰恰要的就是這種情況。
夏伯勳一出手就幹掉了一多半的日軍護航戰鬥機，還捎帶着二十多架九七式俯衝轟炸機和四架九七重轟炸機。日軍飛機爲了片面追求機動性和速度，基本上沒有安裝裝甲和自封閉郵箱。在十二點七毫米大口徑機槍的打擊之下，這些飛機只要有幸的捱上，就幾乎沒有倖免於難的。