抗戰時期，中日兩國力量對比懸殊，陸軍還能靠人數彌補一些，空軍和海軍卻沒有辦法，質量和數量都遠不如日本！即便這樣，在前期的幾次重大戰役中，中國的空軍還是取得不俗的戰績，同時自身也付出沉重傷亡，被迫撤往後方！
經過作戰消耗，中國空軍可用的飛機不多，飛行員更少。為了持久抗戰，空軍剩餘力量向後方西南、西北地區撤退，蘭州便成了空軍在西北的主要基地！1938年蘇聯向中國提供軍事援助，大批物資從西北邊境運進國內，蘭州成為重要的中轉站，同時蘇聯派出空軍志願隊，協助中國空軍作戰，培訓中國飛行員。
日軍很早就盯上了蘭州，1937年12月4日，由日本海軍航空兵木更津航空隊11架轟炸機，從北京南苑機場起飛，首次空襲蘭州，被中國空軍擊退。1938年11月15日，日軍再次派出5架轟炸機空襲蘭州。不過前面幾次規模不大，到了1939年，為了進一步消滅中國空軍力量，打擊蘇聯援華路線，日軍對蘭州、重慶等地發動大規模空襲！駐蘭州中國空軍部隊與蘇聯空軍志願隊一起，與日軍進行激烈空戰！
1939年2月20日，日本31架轟炸機組成的機群飛向蘭州，當時蘭州作為空防重鎮，監視網密集，日軍機群很快被發現。中國空軍第17中隊立即升空15架伊--15、伊--16驅逐機，蘇聯空軍志願隊升空14架戰鬥機。雙方在蘭州上空爆發激戰，蘇聯空軍志願隊飛機與中國空軍戰機相互配合，對笨重的日軍轟炸機展開攻擊，地面防空炮火協同作戰！經過激烈空戰，日軍轟炸機被擊落9架，被迫倉皇撤退，我方無一損失，取得空戰勝利！
短短几天后日軍發動報復空襲，1939年2月23日，日軍佐瀨育三上尉率領20架轟炸機再次空襲蘭州，為了掩蓋空襲意圖，日軍提前空襲了蘭州以東260公里的平涼，想要吸引中國空軍！當日軍機群進入蘭州附近空域，還是被發現，中國空軍立即起飛第15第17中隊戰鬥機，對日本機群攻擊，日軍發現行動暴露，慌忙投彈準備撤退，中國空軍看準機會，衝入日軍隊形中，經過作戰，一共擊落日軍6架轟炸機。
短短三天，中國空軍成功擊落日軍15架飛機，自己無一傷亡，史稱蘭州大捷。蘭州空戰大捷後，蘭州舉行了隆重的祝捷大會獎勵有功飛行員。雖然取得了勝利，但是現實依舊殘酷，中日空中力量懸殊，日軍佔據絕對優勢。在隨後的10個月裡日軍不斷來襲，其中1939年12月26至28日連續3天空襲蘭州，前後出動90架飛機，中國空軍奮勇作戰。
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