1940年9月13日，在中國璧山上空爆發了一場慘烈的大空戰。當日，日軍派出56架戰機轟炸重慶，我空軍第3、第4大隊出動25架伊—152和9架伊—16—10戰機進行攔截。然而我軍在璧山上空遭到了日軍一種新型戰機的高空伏擊。日軍13架新型戰機突然從我機側面萬米高空居高臨下快速襲來，我軍3架伊—16—10瞬間被打得起火下墜。

　　中國飛行員知道這次遇到了勁敵，但他們仍然毫不畏懼地沖向了敵機。但是很快就發現這種新型戰機速度快得像閃電，我軍速度最快的伊—16—10在其面前就像一台老邁的手扶拖拉機，其機動性更是出奇的靈活，甚至比我軍以盤旋格鬥著稱的伊—152更勝一籌，而且火力還猛的驚人。第4大隊的徐吉驤（後改名徐華江）駕機技術精湛，是我軍中少有的在空中格鬥訓練中拿過滿分的飛行員，他發現自己的伊—152除了盤旋半徑可以勉強與這種日機較量外，其他方面均不如對手。

　　雖然他將伊—152的性能幾乎發揮到了極限，多次占位咬住了敵機，但是由於射擊裝置維護不當，導致每次射擊總是慢半拍，錯過了擊落敵機的機會。反到被日機抓住機會，十幾次擊中他的座機，最後被打的迫降落地。中國飛機一架接一架冒煙、起火、墜落，半個多小時後，這場一邊倒的空中格鬥終於結束了。我軍空中損失11架戰機，迫降損失13架戰機，合計損失24架，犧牲飛行員10人，受傷8人。

　　第3大隊28中隊的雷炎均中隊長着陸後曾含淚嘆息：“飛機差的太多，根本還不了手…”日軍則毫髮無損，僅僅只有幾架飛機中彈受了點輕傷。而造成我軍如此大損失的罪魁禍首就是當時日軍首次投入實戰的零式戰機。

　　零式戰機是由三菱重工的著名設計師堀越二郎於1937年開始設計，1939年4月首次試飛，1940年裝備部隊。由於該年是日本神武紀年2600年，因此也被稱作零式戰鬥機。該機的成功有兩個重要的因素，第一個是先進的設計理念：日軍在侵華過程中發現艦載戰鬥機常常要和對方的陸基戰鬥機作戰，這導致了零式戰機在研製時就明確提出了要超過敵方陸基戰鬥機的水準，這種觀點在當時的世界艦載戰鬥機製造業中是獨一無二的。

　　第二個是先進的航空材料：住友金屬工業公司生產了一種超級鋁合金，這種鋁合金比鋼更硬，而且非常輕。這種材料的採用，極大的減輕了飛機的重量。同時該機採用了多種新設備，如第一個採取全封閉可收放起落架、電熱飛行服，同時裝備兩門20毫米機炮，恆速螺旋槳、超硬鋁承力構造、大視野座艙，以及可拋棄的大型副油箱等。這一切讓零式戰機具備了機動靈活、轉彎半徑小、火力猛、航程遠、速度快等世界上優秀戰機所能具備的幾乎一切優點。

　　由於零式戰機強大的性能，我空軍為保存實力採取了避戰的方式來保存為數不多的戰機。但即便如此，到1940年底，我空軍也僅剩65架戰機。為了對抗零式戰機，1941年，空軍從蘇聯引進了最後一批93架伊—153戰機，並把擊敗零戰的希望全部寄托在它之上。1941年3月14日，日軍派出12架零戰護航10架97式艦攻前往成都，我軍派出第5大隊所有戰機，會同第3大隊28中隊，共計31架伊—153戰機迎敵。

　　雙方在雙流上空展開激烈空戰，一開始由於我軍占據高度優勢，又是奇襲，占據了上風，但日機利用其優秀的格鬥性能，很快擺脫了困境，反而在混戰中擊落我機8架，同時我軍還迫降損失8架，合計損失16架，日方則毫無損失。我軍此戰犧牲了8名具有豐富對日作戰經驗的英雄，其中的黃新瑞和岑澤鎏還是我軍少有的王牌飛行員。至此，我空軍主力飛行員已損失85%以上，中國空軍的骨幹已經幾乎不存在了。

　　3.14空戰後，日本完全掌握了中國上空的制空權。這段時間，日機在我空中如入無人之境，1941年5月20日，一架日機迫降後被我軍隊繳獲，運至成都鳳凰山機場停放。一架零戰竟乘守軍不備突降機場，將那架日機澆上汽油燒掉後駕機離開。同年10月4日，日軍駕駛零戰在成都太平寺機場着陸，飛行員跳下飛機，將我地面用於報警、指示部隊等級轉進的警報旗拔起再起飛帶走。

　　而在1942年之前，中國軍隊僅依靠地面高炮擊落了兩架零戰。在蘇聯因自身利益停止援助，美國還未參戰的1941年，我們沒有任何外援，又不能自己製造先進的飛機，要想保住這最後的幾十架戰機，就只有選擇逃警報了。這是中國空軍最黑暗的時刻，也是最恥辱的時刻。

　　1941年8月，中國空軍美國志願大隊（俗稱“飛虎隊”）成立，該大隊成立之初裝備有中國提供的100架用450萬美元從美國購買的P40B戰機（這批飛機是英國使用過的二手戰機，移交中國時改稱P40C），這是中國上空第一次出現能勉強抗衡零戰的飛機。飛虎隊也憑此機在戰場上擊落了多架零戰，初步扭轉了零式橫行的局面。同年9月，為備戰即將與美國開始的太平洋戰爭，日本開始逐步減少了在中國的海軍航空兵力，但仍有部分零戰繼續留在中國。

　　1942年初中國空軍第4大隊也首次獲得27架P40E戰機，該機速度比零戰略快，裝備有6挺12.7毫米機槍，火力強大，機體堅固，抗毀能力強，綜合作戰性能已經無限接近於零戰。此後，中國空軍更是裝備了P43、P51等戰機，完全具備了與零戰抗衡的實力。

　　通過俘獲的多架零戰，中美空軍還發現了其存在的弱點：高空機動性能差、俯衝速度慢、嚴重缺乏裝甲保護，油箱沒有自封裝置和滅火設備，一旦被擊中很容易起火，因此也被戲稱為“空中打火機”。自1943年後，零式再也沒能在中國成什麼氣候。由於零戰設計之初採用的小型機體，導致改裝潛力低下，它在中國戰場的地位逐步被更先進的中島2型“鍾馗”和中島4型“疾風”所取代，自己在戰爭末期甚至淪落為自殺式飛機。

　　零式戰機在問世之初，就是世界上最優秀的戰鬥機之一。即便是在問世兩年後的太平洋戰爭初期，也能將同時代的美國P39陸基戰鬥機和格魯曼F4F艦載戰鬥機打得找不到北。而中國空軍落後其整整一代的蘇制伊式戰鬥機，更是其被完全壓制。

　　璧山空戰後的第二天，蔣介石召開了緊急會議，他不顧雙方飛機性能上的巨大差距，堅持認為空軍“太不中用了”，要派大機群去復仇。這時第4大隊劉宗武副大隊長曾起立說了以下一段話：“我是航校3期，您的學生，今天為了救國家，救同胞，我萬死不辭，心甘情願，勇往直前。但是也要讓日本人付出一點代價才好。我們的飛機，本來在數量上質量上都不如他們，如今他們又拿出今年新出的飛機，來打我們10年前的舊貨。我們連還手的機會也沒有，這樣的犧牲有什麼意義？我報告您以後，為服從命令，我必定戰死給您看！”空軍隨後特別選出了9名飛行員，由劉宗武帶隊，駕駛着遂寧基地勉強還能飛行的全部9架伊—152向重慶方向飛去，去執行這一“敢死”任務……中國空軍就是用這樣的行動，兌現了誓死報國不生還的諾言。