面对日军的频频轰炸，中苏空军与日军进行了激烈地空战。当时，兰州有中国空军第四路司令部。苏联亦派出空军志愿队两个飞行大队来兰参战。至1939年初，中国空军驻防兰州的有第十五中队和十七中队，此外，还有苏联志愿队战斗机队一中队。这些部队共同担负兰州防空任务，驻扎于拱星墩机场和中川机场。此外，在拱星墩机场与白塔山上有中央防空学校炮兵团的一个营驻扎于此，进行地面防空。历次的兰州空战中，空中作战部队和地面防御部队互相配合，训练有素，对来犯敌机有相当打击。[44]
许多老人对此仍然记忆犹新。张家丰老人就回忆称：“我只记得当时日本人的飞机飞来的时候，家里的大人就带着我们跑到卧桥底下去了，就是现在的文化宫附近。有时候还跑到伏龙坪，那里有一个山弯弯，我们就躲到那里。日本人的飞机看不着那个地方。现在的那个山弯弯盖房子了，和原来不一样了。我记着就有两三次吧。有些人就跑到黄河边上，有些还跑到皋兰山里头去了。那个时候，在皋兰山两边上有国民党安设的高射炮，日本人的飞机来了就打他们。但是，那时候技术不高，一开始打不上，后来有个人叫毛队长，他来了之后情况就好转了。据说他的肚子被打开，就连肠子都被日本人打穿了还在和日本人打。后来日本人也没有占上便宜。”[45]对于毛队长在兰州空战中的回忆，有观点认为毛队长是毛邦初[46]，亦有记载为毛源初，都应属误记。据笔者考证，毛队长应该是毛邦初的胞弟毛瀛初。[47]
当时的苏联飞行员住在兰州农校附近。刘易老人回忆称：“兰州农校的西北角那一块有个西式的土坯房呢。那就是抗日战争的时候留下来的。那个房子上有个铃子，是一个大钟下面坠了一个绳子，紧急集合的时候就用这个。这个就是苏联空军用的。苏联空军把这一拉的话，就赶紧起床，汽车开上一直走下去上飞机场起飞。”[48]许多苏联飞行员在空战中因此而遇难。李顺平老人回忆称：“当时白塔山上有警报，警报一响，我们就赶紧疏散。我们家在上沟，就在现在的安定门到解放门那一带，有时候就翻山跑到八里镇那一带。当时日本人的飞机还在兰园一带扔燃烧弹，原来那是个大商场，还有个寺庙，日军撂下了个炸弹，庙就给毁掉了，还把好多建筑房屋都烧毁了。当时也有苏联的飞机帮我们打，他们的飞机场在西固那一带。当时黄河上有好多羊皮筏子，苏联的飞行员好多都不会水，跳伞后就有羊皮筏子抢救他们。当时有好些苏联的飞行员伤亡了。在现在甘肃日报社的旁边，国民党还给他们开了一个追悼会，有许多和尚啊、道士啊都去了。最后还给他们修建了墓群，但是在城市扩建的时候全给平了，也就是在五六十年代，平了之后有许多苏联飞行员的家属到兰州来寻找他们亲人的遗骸，也都找不到了。那时候也没有人管这些事。”[49](www.xing528.com)
抗战期间，中苏空军在甘肃大轰炸中共击落日机47架，对日军的轰炸势头给予了有力反击。同时，也有63名飞行员为此付出了年轻的生命。其中遇难的苏联空军飞行员有记载的有：空军队长库里申科，飞行员斯切帕诺夫、罗曼诺夫、雅士、古力芝、郭尔捷耶夫、波拉巴诺夫、马特、伊萨耶夫等。[50]
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