1938年10月25日武漢淪陷後，日軍很快就將其變成了對中國內地進行進一步侵略的前進基地和兵站。為了對大後方的重要城市和目標進行轟炸，日軍耗巨資將原來的武漢賽馬場改建為機場，並對原有的幾個機場進行了擴建和升級，使其能夠容納更多飛機和物資。從1939年5月開始，日機正是以武漢為基地，對重慶進行了"五三"、"五四"大轟炸，給中國人民帶來了深重的災難。
日本海軍航空兵的96式攻擊機是轟炸中國的主力機種
為了給日軍的航空兵以毀滅性打擊，緩解日寇對大後方的轟炸，蘇聯志願援華航空隊秘密制訂了出擊漢口的作戰計劃，使用高速的SB-2轟炸機對漢口機場進行奇襲。經過精心的準備和周密的安排，1939年10月3日凌晨，蘇聯空軍的12架SB-2快速轟炸機由大隊長庫裡申科上校親自帶隊出擊，14時35分蘇軍機群突然出現在漢口機場上空。
蘇軍裝備的SB-2快速轟炸機是當時世界上速度最快的轟炸機
漢口機場當時駐紮著日本海軍第2聯合航空隊，該航空隊正是為空襲中國內地特地組建的。航空隊下屬的飛機常駐在漢口機場的多達140-160架。此外日本陸軍也有20多架偵察機和聯絡機駐在漢口機場。狂妄的日軍壓根就沒想到蘇軍會對他們進行一次大膽的奇襲，機場上空沒有任何值班的戰鬥機，地面的高射炮部隊也沒有做戰鬥準備。
SB-2機組正在做出發前準備工作
轟炸是從6000米的高空開始的，蘇聯轟炸機首先是在高空水平投彈，隨後開始降低高度，在1400米高度轟炸。日軍飛機由於在停機坪密集排放，因此在轟炸中遭到了嚴重損失，頃刻間飛機一架接一架地起火燃燒爆炸，機場和停機坪上濃煙滾滾，大火沖天。
日軍機場被炸，遍地的殘骸
更倒黴的是，空襲發生之時，恰好基地指揮官塚原二四三少將和大批的基地指揮官和參謀人員剛好都集中在戰鬥指揮所前議事，蘇聯轟炸機出現在機場上空時，所有人都沒想到會是敵機，還在繼續交談，這時炸彈就恰好投進了人群裡。劇烈的爆炸炸斷了塚原二四三的左臂，炸死了基地的參謀鈴木剛敏少佐，木更津航空隊副隊長石川淡大尉和鹿屋航空隊副隊長小川弘大尉，日軍方面人員死傷在240人左右，全損飛機約60架，受傷的飛機在100架以上。本來日軍大本營已經原定11月15日晉升塚原為中將，但是他手臂斷了，仕途也就此告吹。
當天被炸斷手臂的塚原二四三少將
機場上的3名日軍飛行員不甘心就這麼讓蘇聯轟炸機跑掉，他們找到了幾架沒被炸中的96式戰鬥機，起飛追擊蘇機。其中有一名飛行員是大名鼎鼎的坂井三郎，日本海軍著名的王牌飛行員。雖然坂井的屁股上也捱了一塊彈片，但是他仍然強行起飛，駕機拼命追擊撤退中的蘇聯飛機。蘇聯轟炸機速度快的驚人，坂井20分鐘後才逐漸接近蘇聯機群，他對其中1架轟炸機展開了攻擊，將其擊傷後，坂井自己的飛機燃料也將耗盡，不得不返航。
日軍的96式戰鬥機是當時性能較好的戰鬥機
回到滿目瘡痍的機場後，坂井也不禁感嘆此次"敵軍的襲擊投彈之準確，轟炸之猛，脫離戰場之快，可謂空前絕後，絕無此次般乾淨利落。"在發完了這番感嘆後，他就因為失血過多昏倒在機場上。
此次空襲對日軍在華中地區的航空兵打擊極大，對大後方的空襲一度停止或者降低了頻率，為大後方人民爭取到了寶貴的時間。
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