1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
和日方不同的是，SB型飛機在護航戰打響的最初幾個月裡，也沒有采用殲擊機護航，即便是滿負荷加載，依然單獨作戰，其飛離的速度與之名號相當，不愧以“速度”著稱。事實上，日本陸軍的九五式戰鬥機、甚至海軍的九六式艦載戰鬥機都無法截住空載的SB戰鬥機。當然，這並不意味著蘇軍沒有遇到真正的危險，只是如波雷寧所言：“我們的SB飛機在時速上遠超日軍的殲擊機，他們的火力不足以對我們構成威脅，在緊要關頭，SB能夠全身而退，迅速逃離現場。”當然，這樣的描述不乏略顯誇張，但是基本戰況大抵如此。
與空戰情形相反的是，中方的機場狹窄、簡陋，給蘇軍造成了重大損失。一次，在漢口夜間降落時，一架導航的SB飛機先行撞毀，緊接著，雷托夫駕駛的飛機嵌入失事飛機的殘骸，跟著是一架I-16。他說在跑道上，充斥著“大大小小的溝渠”。這些正是開挖的大大小小的壕溝，也或許是長期受到日軍空襲而造成的溝壑。還有一次，因為中方沒有及時清理，因此蒂托夫的空中巡邏隊無法正常降落在既定的平坦跑道上，最後，在強烈橫風下，飛機在危險中艱難降落。為此，他義憤填膺地向機場指揮官指出：“我們來是為了幫助中國打仗，不要在我們自己的機場上毀掉我們自己的飛機，那些被壓出來的車轍必須儘快清理乾淨，懂麼？”大約10—15分鐘後，機場找來了300多個勞工，拿著土筐，喊著號子哼哧哼哧幹起活來。
作戰任務由蘇聯飛行員執行，由中國軍官指揮，但行動總指揮通常由蘇軍顧問擔任，通常只把任務下達給蘇方人員而不讓中方人員知曉。時任第一飛行顧問的是日加列夫上校，後來成為蘇聯元帥和空軍總司令。1938年，第一飛行顧問由索爾接替，接著是阿尼西莫夫。
接下來的戰鬥實踐證明，SB飛機的裝載量非常了得，後來分別在AO-10型飛機上裝載了兩個炸彈箱，12枚穿甲彈，在AO-8型飛機上則裝載了18枚穿甲彈。在幾次成功的軍事預演後，波雷寧戰隊在一週內迅速為每架飛機都配上了投彈裝置。這些投彈裝置保證了後續戰鬥任務的順利完成，但同時也造成了一次自己人的傷亡。蘇聯飛行員魯緬採夫駕駛領航機投彈後，兩個投彈器被卡住了，直到飛機艙門再次落下前突然爆炸。在迫降時，由於未知原因，在觸地瞬間，領航員佩索茨基想要打開艙門，結果發生了爆炸，爆炸蔓延到了周圍的中方和蘇方的維修機組人員。事故造成8人死亡，領航員被大火活活燒死，只有機槍手被爆炸的氣流拋出機艙落在一條壕溝和鐵絲網之間的空地上，僥倖逃脫。
自1938年1月底開始， M-100發動機開始告急，維修過的和再使用的發動機遠遠超出最初的考慮，大多數發動機都要持續工作150小時以上。戰鬥任務接踵而來，連續不斷。蘇聯駕駛員普申回憶說：“我們在維修上遇到了極大的困難，我甚至與機修師一起用手鉚來維修飛機，因為在中國找不到氣錘。為了最大限度地使用這些飛機，我們常常要從三架報廢的飛機上拆卸零件，用來湊成兩架能用的飛機。”
在這些著名的戰役中，1938年2月23日那場襲擊臺灣某空軍基地的戰鬥尤為精彩。這場勝利恰好是給蘇聯紅軍成立20週年最好的獻禮。在臺北市附近的空地上，日軍集中了他們最先進的武器裝備菲亞特 BR.20雙發轟炸機，該機從意大利進口，被稱為“一型”戰機。蘇方的戰鬥任務是摧毀這些新型裝備，使其不能上前線。為此，蘇聯方面準備了兩個攻擊小分隊，第一分隊從漢口出發，28架SB型轟炸機構成全蘇聯飛行員機組。第二分隊由南昌出發，混合機組，攜帶12架其他型號的飛機。為了達成突襲，機組從臺灣島北部進入，然後突然在1000米高空盤旋，關閉多餘引擎。頗為糟糕的是，只有從漢口飛來的波雷寧機組成功發現攻擊目標，第二隊則因迷路折回。臺灣機場被厚厚的雲層所掩蓋，第一隊的蘇聯飛行員在最後時刻通過雲層窟窿，發現了日本飛機。其在陣地兩端呈兩行排列，邊上放著準備好的集裝箱，飛機和集裝箱都沒有任何偽裝措施。還沒等日軍的殲擊機起飛及防空炮兵部隊有時間開火，蘇聯編隊已經在第一時間投下了280枚炸彈。依賴於優良的性能，蘇方轟炸機投完炸彈後便全速撤離，這一仗打得對方措手不及。地面上，則大約有40架日軍飛機、庫房和足夠用三年的燃料庫被徹底燒燬。這場全勝使日軍蒙受了莫大的恥辱，機場最高指揮官含憤切腹自殺。從南昌起飛的第二分隊損失了一架飛機，事故原因是燃料耗盡，中國飛行員試圖迫降，以為是秧田，實際是湖泊，機組成員全體溺死，其中蘇聯籍領航員兼政委塔金不幸殉職。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
和日方不同的是，SB型飛機在護航戰打響的最初幾個月裡，也沒有采用殲擊機護航，即便是滿負荷加載，依然單獨作戰，其飛離的速度與之名號相當，不愧以“速度”著稱。事實上，日本陸軍的九五式戰鬥機、甚至海軍的九六式艦載戰鬥機都無法截住空載的SB戰鬥機。當然，這並不意味著蘇軍沒有遇到真正的危險，只是如波雷寧所言：“我們的SB飛機在時速上遠超日軍的殲擊機，他們的火力不足以對我們構成威脅，在緊要關頭，SB能夠全身而退，迅速逃離現場。”當然，這樣的描述不乏略顯誇張，但是基本戰況大抵如此。
與空戰情形相反的是，中方的機場狹窄、簡陋，給蘇軍造成了重大損失。一次，在漢口夜間降落時，一架導航的SB飛機先行撞毀，緊接著，雷托夫駕駛的飛機嵌入失事飛機的殘骸，跟著是一架I-16。他說在跑道上，充斥著“大大小小的溝渠”。這些正是開挖的大大小小的壕溝，也或許是長期受到日軍空襲而造成的溝壑。還有一次，因為中方沒有及時清理，因此蒂托夫的空中巡邏隊無法正常降落在既定的平坦跑道上，最後，在強烈橫風下，飛機在危險中艱難降落。為此，他義憤填膺地向機場指揮官指出：“我們來是為了幫助中國打仗，不要在我們自己的機場上毀掉我們自己的飛機，那些被壓出來的車轍必須儘快清理乾淨，懂麼？”大約10—15分鐘後，機場找來了300多個勞工，拿著土筐，喊著號子哼哧哼哧幹起活來。
作戰任務由蘇聯飛行員執行，由中國軍官指揮，但行動總指揮通常由蘇軍顧問擔任，通常只把任務下達給蘇方人員而不讓中方人員知曉。時任第一飛行顧問的是日加列夫上校，後來成為蘇聯元帥和空軍總司令。1938年，第一飛行顧問由索爾接替，接著是阿尼西莫夫。
接下來的戰鬥實踐證明，SB飛機的裝載量非常了得，後來分別在AO-10型飛機上裝載了兩個炸彈箱，12枚穿甲彈，在AO-8型飛機上則裝載了18枚穿甲彈。在幾次成功的軍事預演後，波雷寧戰隊在一週內迅速為每架飛機都配上了投彈裝置。這些投彈裝置保證了後續戰鬥任務的順利完成，但同時也造成了一次自己人的傷亡。蘇聯飛行員魯緬採夫駕駛領航機投彈後，兩個投彈器被卡住了，直到飛機艙門再次落下前突然爆炸。在迫降時，由於未知原因，在觸地瞬間，領航員佩索茨基想要打開艙門，結果發生了爆炸，爆炸蔓延到了周圍的中方和蘇方的維修機組人員。事故造成8人死亡，領航員被大火活活燒死，只有機槍手被爆炸的氣流拋出機艙落在一條壕溝和鐵絲網之間的空地上，僥倖逃脫。
自1938年1月底開始， M-100發動機開始告急，維修過的和再使用的發動機遠遠超出最初的考慮，大多數發動機都要持續工作150小時以上。戰鬥任務接踵而來，連續不斷。蘇聯駕駛員普申回憶說：“我們在維修上遇到了極大的困難，我甚至與機修師一起用手鉚來維修飛機，因為在中國找不到氣錘。為了最大限度地使用這些飛機，我們常常要從三架報廢的飛機上拆卸零件，用來湊成兩架能用的飛機。”
在這些著名的戰役中，1938年2月23日那場襲擊臺灣某空軍基地的戰鬥尤為精彩。這場勝利恰好是給蘇聯紅軍成立20週年最好的獻禮。在臺北市附近的空地上，日軍集中了他們最先進的武器裝備菲亞特 BR.20雙發轟炸機，該機從意大利進口，被稱為“一型”戰機。蘇方的戰鬥任務是摧毀這些新型裝備，使其不能上前線。為此，蘇聯方面準備了兩個攻擊小分隊，第一分隊從漢口出發，28架SB型轟炸機構成全蘇聯飛行員機組。第二分隊由南昌出發，混合機組，攜帶12架其他型號的飛機。為了達成突襲，機組從臺灣島北部進入，然後突然在1000米高空盤旋，關閉多餘引擎。頗為糟糕的是，只有從漢口飛來的波雷寧機組成功發現攻擊目標，第二隊則因迷路折回。臺灣機場被厚厚的雲層所掩蓋，第一隊的蘇聯飛行員在最後時刻通過雲層窟窿，發現了日本飛機。其在陣地兩端呈兩行排列，邊上放著準備好的集裝箱，飛機和集裝箱都沒有任何偽裝措施。還沒等日軍的殲擊機起飛及防空炮兵部隊有時間開火，蘇聯編隊已經在第一時間投下了280枚炸彈。依賴於優良的性能，蘇方轟炸機投完炸彈後便全速撤離，這一仗打得對方措手不及。地面上，則大約有40架日軍飛機、庫房和足夠用三年的燃料庫被徹底燒燬。這場全勝使日軍蒙受了莫大的恥辱，機場最高指揮官含憤切腹自殺。從南昌起飛的第二分隊損失了一架飛機，事故原因是燃料耗盡，中國飛行員試圖迫降，以為是秧田，實際是湖泊，機組成員全體溺死，其中蘇聯籍領航員兼政委塔金不幸殉職。
這次漂亮的突襲詳情很快就在蘇聯某刊物上發表，文章的署名自稱是“一名中國飛行員”。沒過不久，波雷寧的記錄也在雜誌上刊出。
SB轟炸的目標不僅有機場，還有橋樑、火車站，日本官兵聚集地。1938年2月，13架SB飛機襲擊了南京的浦口火車站，同時炸燬了三列火車。第二天，兩個巡邏小分隊消滅了正在渡過長江的一隊日本兵。飛機從高空投彈炸燬了渡江的船隻和木筏。同時機槍掃射了河岸邊等待渡江的大隊日本兵。那天，沒有一個日本兵渡過長江。
同年3月，波雷寧接到上級命令，要求摧毀架設在長江上的一條重要的鐵路橋。由於單程飛行近1000千米，他選擇在返途中的肅州加油。3個配備有8架SB型飛機的機組成功完成了轟炸任務，甚至可以說是超額完成。他們不僅炸燬了鐵路橋，還順帶炸燬了浮橋，把剛登上浮橋的一隊日本兵全部消滅。這一次，同樣迅雷不及掩耳，日軍沒來得及做出反應，他們的防空部隊也沒來得及開火，他們的殲擊機也沒有來得及起飛，蘇方的任務已經順利完成，日軍又一次沒能抓住蘇軍順利返航的飛機。
最初預計是在1938年4月25日至6月5日期間，蘇聯的駕駛員將全部輪換。波雷寧的戰隊飛往蘭州，在那進行必要的休整和等待新的發動機。其位置將由從南線飛來的赫留金替代。與此同時，北線也沒閒著，6月3日，索爾少校護送13架SB飛機從烏蘭巴托起飛，7日，又來了15架飛機。斯柳薩列夫上尉受命領導這支隊伍，幾天以後，另一支隊伍由蒂托夫率領，經過蒙古，到達西安，然後前往與日軍交火正酣的武漢。
這些SB飛機的一個重要任務是在長江上導航。日軍開始瘋狂報復，準備在6月14日至7月28日期間，至少發動49次突襲來對付中國海軍和沿海地區的中國軍隊。在漢口戰役中，日軍的殲擊機擔負著為轟炸機護航的任務。因此，日方的殲擊機需要一次次攔截沿長江飛行的SB飛機。顯然，他們不是SB型飛機的對手，蘇方資料標明，僅斯柳薩列夫就擊沉了70多條內河船隻。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
和日方不同的是，SB型飛機在護航戰打響的最初幾個月裡，也沒有采用殲擊機護航，即便是滿負荷加載，依然單獨作戰，其飛離的速度與之名號相當，不愧以“速度”著稱。事實上，日本陸軍的九五式戰鬥機、甚至海軍的九六式艦載戰鬥機都無法截住空載的SB戰鬥機。當然，這並不意味著蘇軍沒有遇到真正的危險，只是如波雷寧所言：“我們的SB飛機在時速上遠超日軍的殲擊機，他們的火力不足以對我們構成威脅，在緊要關頭，SB能夠全身而退，迅速逃離現場。”當然，這樣的描述不乏略顯誇張，但是基本戰況大抵如此。
與空戰情形相反的是，中方的機場狹窄、簡陋，給蘇軍造成了重大損失。一次，在漢口夜間降落時，一架導航的SB飛機先行撞毀，緊接著，雷托夫駕駛的飛機嵌入失事飛機的殘骸，跟著是一架I-16。他說在跑道上，充斥著“大大小小的溝渠”。這些正是開挖的大大小小的壕溝，也或許是長期受到日軍空襲而造成的溝壑。還有一次，因為中方沒有及時清理，因此蒂托夫的空中巡邏隊無法正常降落在既定的平坦跑道上，最後，在強烈橫風下，飛機在危險中艱難降落。為此，他義憤填膺地向機場指揮官指出：“我們來是為了幫助中國打仗，不要在我們自己的機場上毀掉我們自己的飛機，那些被壓出來的車轍必須儘快清理乾淨，懂麼？”大約10—15分鐘後，機場找來了300多個勞工，拿著土筐，喊著號子哼哧哼哧幹起活來。
作戰任務由蘇聯飛行員執行，由中國軍官指揮，但行動總指揮通常由蘇軍顧問擔任，通常只把任務下達給蘇方人員而不讓中方人員知曉。時任第一飛行顧問的是日加列夫上校，後來成為蘇聯元帥和空軍總司令。1938年，第一飛行顧問由索爾接替，接著是阿尼西莫夫。
接下來的戰鬥實踐證明，SB飛機的裝載量非常了得，後來分別在AO-10型飛機上裝載了兩個炸彈箱，12枚穿甲彈，在AO-8型飛機上則裝載了18枚穿甲彈。在幾次成功的軍事預演後，波雷寧戰隊在一週內迅速為每架飛機都配上了投彈裝置。這些投彈裝置保證了後續戰鬥任務的順利完成，但同時也造成了一次自己人的傷亡。蘇聯飛行員魯緬採夫駕駛領航機投彈後，兩個投彈器被卡住了，直到飛機艙門再次落下前突然爆炸。在迫降時，由於未知原因，在觸地瞬間，領航員佩索茨基想要打開艙門，結果發生了爆炸，爆炸蔓延到了周圍的中方和蘇方的維修機組人員。事故造成8人死亡，領航員被大火活活燒死，只有機槍手被爆炸的氣流拋出機艙落在一條壕溝和鐵絲網之間的空地上，僥倖逃脫。
自1938年1月底開始， M-100發動機開始告急，維修過的和再使用的發動機遠遠超出最初的考慮，大多數發動機都要持續工作150小時以上。戰鬥任務接踵而來，連續不斷。蘇聯駕駛員普申回憶說：“我們在維修上遇到了極大的困難，我甚至與機修師一起用手鉚來維修飛機，因為在中國找不到氣錘。為了最大限度地使用這些飛機，我們常常要從三架報廢的飛機上拆卸零件，用來湊成兩架能用的飛機。”
在這些著名的戰役中，1938年2月23日那場襲擊臺灣某空軍基地的戰鬥尤為精彩。這場勝利恰好是給蘇聯紅軍成立20週年最好的獻禮。在臺北市附近的空地上，日軍集中了他們最先進的武器裝備菲亞特 BR.20雙發轟炸機，該機從意大利進口，被稱為“一型”戰機。蘇方的戰鬥任務是摧毀這些新型裝備，使其不能上前線。為此，蘇聯方面準備了兩個攻擊小分隊，第一分隊從漢口出發，28架SB型轟炸機構成全蘇聯飛行員機組。第二分隊由南昌出發，混合機組，攜帶12架其他型號的飛機。為了達成突襲，機組從臺灣島北部進入，然後突然在1000米高空盤旋，關閉多餘引擎。頗為糟糕的是，只有從漢口飛來的波雷寧機組成功發現攻擊目標，第二隊則因迷路折回。臺灣機場被厚厚的雲層所掩蓋，第一隊的蘇聯飛行員在最後時刻通過雲層窟窿，發現了日本飛機。其在陣地兩端呈兩行排列，邊上放著準備好的集裝箱，飛機和集裝箱都沒有任何偽裝措施。還沒等日軍的殲擊機起飛及防空炮兵部隊有時間開火，蘇聯編隊已經在第一時間投下了280枚炸彈。依賴於優良的性能，蘇方轟炸機投完炸彈後便全速撤離，這一仗打得對方措手不及。地面上，則大約有40架日軍飛機、庫房和足夠用三年的燃料庫被徹底燒燬。這場全勝使日軍蒙受了莫大的恥辱，機場最高指揮官含憤切腹自殺。從南昌起飛的第二分隊損失了一架飛機，事故原因是燃料耗盡，中國飛行員試圖迫降，以為是秧田，實際是湖泊，機組成員全體溺死，其中蘇聯籍領航員兼政委塔金不幸殉職。
這次漂亮的突襲詳情很快就在蘇聯某刊物上發表，文章的署名自稱是“一名中國飛行員”。沒過不久，波雷寧的記錄也在雜誌上刊出。
SB轟炸的目標不僅有機場，還有橋樑、火車站，日本官兵聚集地。1938年2月，13架SB飛機襲擊了南京的浦口火車站，同時炸燬了三列火車。第二天，兩個巡邏小分隊消滅了正在渡過長江的一隊日本兵。飛機從高空投彈炸燬了渡江的船隻和木筏。同時機槍掃射了河岸邊等待渡江的大隊日本兵。那天，沒有一個日本兵渡過長江。
同年3月，波雷寧接到上級命令，要求摧毀架設在長江上的一條重要的鐵路橋。由於單程飛行近1000千米，他選擇在返途中的肅州加油。3個配備有8架SB型飛機的機組成功完成了轟炸任務，甚至可以說是超額完成。他們不僅炸燬了鐵路橋，還順帶炸燬了浮橋，把剛登上浮橋的一隊日本兵全部消滅。這一次，同樣迅雷不及掩耳，日軍沒來得及做出反應，他們的防空部隊也沒來得及開火，他們的殲擊機也沒有來得及起飛，蘇方的任務已經順利完成，日軍又一次沒能抓住蘇軍順利返航的飛機。
最初預計是在1938年4月25日至6月5日期間，蘇聯的駕駛員將全部輪換。波雷寧的戰隊飛往蘭州，在那進行必要的休整和等待新的發動機。其位置將由從南線飛來的赫留金替代。與此同時，北線也沒閒著，6月3日，索爾少校護送13架SB飛機從烏蘭巴托起飛，7日，又來了15架飛機。斯柳薩列夫上尉受命領導這支隊伍，幾天以後，另一支隊伍由蒂托夫率領，經過蒙古，到達西安，然後前往與日軍交火正酣的武漢。
這些SB飛機的一個重要任務是在長江上導航。日軍開始瘋狂報復，準備在6月14日至7月28日期間，至少發動49次突襲來對付中國海軍和沿海地區的中國軍隊。在漢口戰役中，日軍的殲擊機擔負著為轟炸機護航的任務。因此，日方的殲擊機需要一次次攔截沿長江飛行的SB飛機。顯然，他們不是SB型飛機的對手，蘇方資料標明，僅斯柳薩列夫就擊沉了70多條內河船隻。
中國飛行員在浴血奮戰中成長
在此期間，中國的飛行員或多或少也掌握了一些SB的飛行技術，開始不再作為中蘇混合機組的一部分，而是漸漸獨立完成SB的飛行任務。1938年初，中國空軍第一飛行中隊首次獨立在揚子江保衛戰中露面。4月17日夜間，指揮官李慈珍接到命令從南昌基地出發前往南京單獨執行任務。由於經驗不足，在第二天的返回途中，其飛機迫降在靠近九江的一處河域，機組成員全部陣亡。第11中隊也開始在南昌作戰。1938年6月28日，6架SB飛機接到命令轟炸馬丹堡壘附近的日本軍艦，在第二大隊隊長孫唐康的指揮下起飛。中國飛行員駕駛著I-16戰鬥機護航。因天氣惡劣，護航機和轟炸機最終失去聯繫，SB轟炸機編隊被迫四處分散，其中的兩架飛機，1103和1104 同時發現了他們的戰鬥目標，並想立刻實施轟炸。但是被其後的日軍殲擊機咬住不放，一架SB飛機被擊落，只有領航員跳傘生還。
7月12日，第一中隊的3架SB型飛機從西安出發轟炸日軍軍艦，返航途中，它們遭遇到日軍五架戰鬥機的追擊，機槍手趙樹林擊落了一架殲擊機，但同時其所在的103號飛機也被擊中起火。飛行員和機槍手在太湖附近跳傘，領航員皮玉袍隨飛機墜落。同一天，第二中隊的三架轟炸機隨兩個蘇聯機組在安慶附近同樣遭到日本空軍的攔截，中國駕駛員駕駛的一架飛機在空中起火，機組三名人員紛紛跳傘，只有領航員生還。那天損失了5架SB轟炸機和9名機組人員。7月18日，中國駕駛員高衛連駕駛飛機在漢口著陸再次遇上日軍的殲擊機，被敵軍擊中，三名機組成員迅速撤離失事飛機，但只有機槍手生還，剩下兩名淹死在湖裡。那塊區域遍佈大大小小的湖泊，對於飛行員而言，幾乎成了致命的陷阱。
8月21日，新任隊長田向國上尉駕駛編號為74的SB飛機在漢口和成都兩城之間的上空被擊中。三名機組人員下落不明……1937年 12月，第一大隊第四中隊已經被全面改造成了SB飛行部隊，並於次年4月重新投入戰鬥，負責攻擊蒙城、永城、王府和廣臺集。然而，根據蘇聯方面的描述，中國編隊整體而言依然存在很多問題：“他們訓練得極為匆忙，飛行時間不夠，戰術知識也非常有限。此外中國軍隊的官僚習氣也對其進步毫無幫助。”蘇聯機械師柯啟金後來回憶說：“中國飛行員飛行時間很長，卻雜而無序。常常不遵守操作章程，還忘記對飛機進行維護和保養，缺乏必要的警戒和必要的維修。這些都會讓其付出代價。”
蘇聯機組同樣受到了重創，整體而言，一個主要原因是日本空軍更新了戰鬥機。中島Ki-27（又稱九七式）戰鬥機速度更快，操控更靈活。直到1938年中，蘇聯的SB轟炸機一直都在2000到3000米高空飛行，但自從日軍裝備九七式新型戰鬥機後，SB不得不拉昇到7500米到8000米，因為在這樣的高空，日軍戰鬥機無可奈何，但是這樣的駕駛新技術又給蘇軍帶來了不少新的戰術問題，因為大多數飛行員沒有接受過這樣大高度的高空飛行訓練。他們因此需要在地面上學習新的技巧。中國的工廠沒有配備專業的氧氣站，因此不得不向私人工廠購買。一般說來，這種氧氣的質量很成問題，有很多潮氣和雜質。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
和日方不同的是，SB型飛機在護航戰打響的最初幾個月裡，也沒有采用殲擊機護航，即便是滿負荷加載，依然單獨作戰，其飛離的速度與之名號相當，不愧以“速度”著稱。事實上，日本陸軍的九五式戰鬥機、甚至海軍的九六式艦載戰鬥機都無法截住空載的SB戰鬥機。當然，這並不意味著蘇軍沒有遇到真正的危險，只是如波雷寧所言：“我們的SB飛機在時速上遠超日軍的殲擊機，他們的火力不足以對我們構成威脅，在緊要關頭，SB能夠全身而退，迅速逃離現場。”當然，這樣的描述不乏略顯誇張，但是基本戰況大抵如此。
與空戰情形相反的是，中方的機場狹窄、簡陋，給蘇軍造成了重大損失。一次，在漢口夜間降落時，一架導航的SB飛機先行撞毀，緊接著，雷托夫駕駛的飛機嵌入失事飛機的殘骸，跟著是一架I-16。他說在跑道上，充斥著“大大小小的溝渠”。這些正是開挖的大大小小的壕溝，也或許是長期受到日軍空襲而造成的溝壑。還有一次，因為中方沒有及時清理，因此蒂托夫的空中巡邏隊無法正常降落在既定的平坦跑道上，最後，在強烈橫風下，飛機在危險中艱難降落。為此，他義憤填膺地向機場指揮官指出：“我們來是為了幫助中國打仗，不要在我們自己的機場上毀掉我們自己的飛機，那些被壓出來的車轍必須儘快清理乾淨，懂麼？”大約10—15分鐘後，機場找來了300多個勞工，拿著土筐，喊著號子哼哧哼哧幹起活來。
作戰任務由蘇聯飛行員執行，由中國軍官指揮，但行動總指揮通常由蘇軍顧問擔任，通常只把任務下達給蘇方人員而不讓中方人員知曉。時任第一飛行顧問的是日加列夫上校，後來成為蘇聯元帥和空軍總司令。1938年，第一飛行顧問由索爾接替，接著是阿尼西莫夫。
接下來的戰鬥實踐證明，SB飛機的裝載量非常了得，後來分別在AO-10型飛機上裝載了兩個炸彈箱，12枚穿甲彈，在AO-8型飛機上則裝載了18枚穿甲彈。在幾次成功的軍事預演後，波雷寧戰隊在一週內迅速為每架飛機都配上了投彈裝置。這些投彈裝置保證了後續戰鬥任務的順利完成，但同時也造成了一次自己人的傷亡。蘇聯飛行員魯緬採夫駕駛領航機投彈後，兩個投彈器被卡住了，直到飛機艙門再次落下前突然爆炸。在迫降時，由於未知原因，在觸地瞬間，領航員佩索茨基想要打開艙門，結果發生了爆炸，爆炸蔓延到了周圍的中方和蘇方的維修機組人員。事故造成8人死亡，領航員被大火活活燒死，只有機槍手被爆炸的氣流拋出機艙落在一條壕溝和鐵絲網之間的空地上，僥倖逃脫。
自1938年1月底開始， M-100發動機開始告急，維修過的和再使用的發動機遠遠超出最初的考慮，大多數發動機都要持續工作150小時以上。戰鬥任務接踵而來，連續不斷。蘇聯駕駛員普申回憶說：“我們在維修上遇到了極大的困難，我甚至與機修師一起用手鉚來維修飛機，因為在中國找不到氣錘。為了最大限度地使用這些飛機，我們常常要從三架報廢的飛機上拆卸零件，用來湊成兩架能用的飛機。”
在這些著名的戰役中，1938年2月23日那場襲擊臺灣某空軍基地的戰鬥尤為精彩。這場勝利恰好是給蘇聯紅軍成立20週年最好的獻禮。在臺北市附近的空地上，日軍集中了他們最先進的武器裝備菲亞特 BR.20雙發轟炸機，該機從意大利進口，被稱為“一型”戰機。蘇方的戰鬥任務是摧毀這些新型裝備，使其不能上前線。為此，蘇聯方面準備了兩個攻擊小分隊，第一分隊從漢口出發，28架SB型轟炸機構成全蘇聯飛行員機組。第二分隊由南昌出發，混合機組，攜帶12架其他型號的飛機。為了達成突襲，機組從臺灣島北部進入，然後突然在1000米高空盤旋，關閉多餘引擎。頗為糟糕的是，只有從漢口飛來的波雷寧機組成功發現攻擊目標，第二隊則因迷路折回。臺灣機場被厚厚的雲層所掩蓋，第一隊的蘇聯飛行員在最後時刻通過雲層窟窿，發現了日本飛機。其在陣地兩端呈兩行排列，邊上放著準備好的集裝箱，飛機和集裝箱都沒有任何偽裝措施。還沒等日軍的殲擊機起飛及防空炮兵部隊有時間開火，蘇聯編隊已經在第一時間投下了280枚炸彈。依賴於優良的性能，蘇方轟炸機投完炸彈後便全速撤離，這一仗打得對方措手不及。地面上，則大約有40架日軍飛機、庫房和足夠用三年的燃料庫被徹底燒燬。這場全勝使日軍蒙受了莫大的恥辱，機場最高指揮官含憤切腹自殺。從南昌起飛的第二分隊損失了一架飛機，事故原因是燃料耗盡，中國飛行員試圖迫降，以為是秧田，實際是湖泊，機組成員全體溺死，其中蘇聯籍領航員兼政委塔金不幸殉職。
這次漂亮的突襲詳情很快就在蘇聯某刊物上發表，文章的署名自稱是“一名中國飛行員”。沒過不久，波雷寧的記錄也在雜誌上刊出。
SB轟炸的目標不僅有機場，還有橋樑、火車站，日本官兵聚集地。1938年2月，13架SB飛機襲擊了南京的浦口火車站，同時炸燬了三列火車。第二天，兩個巡邏小分隊消滅了正在渡過長江的一隊日本兵。飛機從高空投彈炸燬了渡江的船隻和木筏。同時機槍掃射了河岸邊等待渡江的大隊日本兵。那天，沒有一個日本兵渡過長江。
同年3月，波雷寧接到上級命令，要求摧毀架設在長江上的一條重要的鐵路橋。由於單程飛行近1000千米，他選擇在返途中的肅州加油。3個配備有8架SB型飛機的機組成功完成了轟炸任務，甚至可以說是超額完成。他們不僅炸燬了鐵路橋，還順帶炸燬了浮橋，把剛登上浮橋的一隊日本兵全部消滅。這一次，同樣迅雷不及掩耳，日軍沒來得及做出反應，他們的防空部隊也沒來得及開火，他們的殲擊機也沒有來得及起飛，蘇方的任務已經順利完成，日軍又一次沒能抓住蘇軍順利返航的飛機。
最初預計是在1938年4月25日至6月5日期間，蘇聯的駕駛員將全部輪換。波雷寧的戰隊飛往蘭州，在那進行必要的休整和等待新的發動機。其位置將由從南線飛來的赫留金替代。與此同時，北線也沒閒著，6月3日，索爾少校護送13架SB飛機從烏蘭巴托起飛，7日，又來了15架飛機。斯柳薩列夫上尉受命領導這支隊伍，幾天以後，另一支隊伍由蒂托夫率領，經過蒙古，到達西安，然後前往與日軍交火正酣的武漢。
這些SB飛機的一個重要任務是在長江上導航。日軍開始瘋狂報復，準備在6月14日至7月28日期間，至少發動49次突襲來對付中國海軍和沿海地區的中國軍隊。在漢口戰役中，日軍的殲擊機擔負著為轟炸機護航的任務。因此，日方的殲擊機需要一次次攔截沿長江飛行的SB飛機。顯然，他們不是SB型飛機的對手，蘇方資料標明，僅斯柳薩列夫就擊沉了70多條內河船隻。
中國飛行員在浴血奮戰中成長
在此期間，中國的飛行員或多或少也掌握了一些SB的飛行技術，開始不再作為中蘇混合機組的一部分，而是漸漸獨立完成SB的飛行任務。1938年初，中國空軍第一飛行中隊首次獨立在揚子江保衛戰中露面。4月17日夜間，指揮官李慈珍接到命令從南昌基地出發前往南京單獨執行任務。由於經驗不足，在第二天的返回途中，其飛機迫降在靠近九江的一處河域，機組成員全部陣亡。第11中隊也開始在南昌作戰。1938年6月28日，6架SB飛機接到命令轟炸馬丹堡壘附近的日本軍艦，在第二大隊隊長孫唐康的指揮下起飛。中國飛行員駕駛著I-16戰鬥機護航。因天氣惡劣，護航機和轟炸機最終失去聯繫，SB轟炸機編隊被迫四處分散，其中的兩架飛機，1103和1104 同時發現了他們的戰鬥目標，並想立刻實施轟炸。但是被其後的日軍殲擊機咬住不放，一架SB飛機被擊落，只有領航員跳傘生還。
7月12日，第一中隊的3架SB型飛機從西安出發轟炸日軍軍艦，返航途中，它們遭遇到日軍五架戰鬥機的追擊，機槍手趙樹林擊落了一架殲擊機，但同時其所在的103號飛機也被擊中起火。飛行員和機槍手在太湖附近跳傘，領航員皮玉袍隨飛機墜落。同一天，第二中隊的三架轟炸機隨兩個蘇聯機組在安慶附近同樣遭到日本空軍的攔截，中國駕駛員駕駛的一架飛機在空中起火，機組三名人員紛紛跳傘，只有領航員生還。那天損失了5架SB轟炸機和9名機組人員。7月18日，中國駕駛員高衛連駕駛飛機在漢口著陸再次遇上日軍的殲擊機，被敵軍擊中，三名機組成員迅速撤離失事飛機，但只有機槍手生還，剩下兩名淹死在湖裡。那塊區域遍佈大大小小的湖泊，對於飛行員而言，幾乎成了致命的陷阱。
8月21日，新任隊長田向國上尉駕駛編號為74的SB飛機在漢口和成都兩城之間的上空被擊中。三名機組人員下落不明……1937年 12月，第一大隊第四中隊已經被全面改造成了SB飛行部隊，並於次年4月重新投入戰鬥，負責攻擊蒙城、永城、王府和廣臺集。然而，根據蘇聯方面的描述，中國編隊整體而言依然存在很多問題：“他們訓練得極為匆忙，飛行時間不夠，戰術知識也非常有限。此外中國軍隊的官僚習氣也對其進步毫無幫助。”蘇聯機械師柯啟金後來回憶說：“中國飛行員飛行時間很長，卻雜而無序。常常不遵守操作章程，還忘記對飛機進行維護和保養，缺乏必要的警戒和必要的維修。這些都會讓其付出代價。”
蘇聯機組同樣受到了重創，整體而言，一個主要原因是日本空軍更新了戰鬥機。中島Ki-27（又稱九七式）戰鬥機速度更快，操控更靈活。直到1938年中，蘇聯的SB轟炸機一直都在2000到3000米高空飛行，但自從日軍裝備九七式新型戰鬥機後，SB不得不拉昇到7500米到8000米，因為在這樣的高空，日軍戰鬥機無可奈何，但是這樣的駕駛新技術又給蘇軍帶來了不少新的戰術問題，因為大多數飛行員沒有接受過這樣大高度的高空飛行訓練。他們因此需要在地面上學習新的技巧。中國的工廠沒有配備專業的氧氣站，因此不得不向私人工廠購買。一般說來，這種氧氣的質量很成問題，有很多潮氣和雜質。
蘇軍飛行員的艱難作戰
空中飛行的定位一般由隊長直接指揮，雖然飛機都裝有無線裝備，但使用起來還是有問題。一方面，飛行員覺得裝備在飛機上增加重量；另一方面，日軍可以通過高科技手段監聽，繼而用高功率電臺干擾或壓制信號發射。
由於缺少可靠的方向定位技術，造成了一些作戰任務的徹底失敗。指揮官赫留金也為此遭到上級處罰。一次，他率領的一個編隊12架SB飛機在雲層中迷失方向，迫降在不同地點，所幸損失不大。同樣的事情也發生在了中方飛行員這邊，1941年9月23日，中國空軍第一大隊隊長顧兆祥率領第一和第二大隊聯合編隊轟炸湖南北部洞庭湖附近的日軍陣地，因為他的座機出現機械故障無法繼續飛行，導致作戰失敗，整個編隊解體，很多飛機不得己因為迷航而迫降。
1938年8月3日，由蘇聯飛行員斯柳薩列夫、科道夫、安西莫夫分別駕駛三架SB飛機在7200米的高度成功炸燬了安慶機場。敵軍的防空炮火傷到了一個引擎的壓縮機，斯柳薩列夫的座機失去高度控制，突然有兩架日本戰鬥機交叉斜殺過來，並招來二十多架日機狼群（大部分為 96和 95機型 ）的猛烈攻擊。蘇軍三架轟炸機迅速調整為密集楔型編隊飛行，依靠自衛火力互相掩護擊退了敵機，擊落了五架戰機，最終所有轟炸機安全返回基地。一名機槍手大腿受傷。返回基地後，每架轟炸機均掛有50-70處彈痕。斯柳薩列夫戰隊參加的最後一次任務是在江西廬山由中國軍隊發起的反擊戰。這次，所有SB飛機均由I-16型飛機護航，任務是轟炸日軍的大部隊和炮兵連。同年9月底，中國編隊在泰安襲擊了日軍106師，使其遭受重創，迫使日軍在此多停滯了一個多月。
1938年10月，發動機問題再次出現瓶頸，不少飛機被再次送往蘭州，蘭州基地已經變成了維修SB飛機的中心。中國方面只有缺編的第1和第4中隊還在堅持戰鬥，第2中隊撤往南陽，繼而轉飛柳州。
源源不斷的支援
從伊爾庫茨克飛來的新一批SB飛機的護航任務交給了斯柳薩列夫團隊，到1939年春，其團隊前後共護送了60多架飛機前往中國，其中的一部分移交給了中國空軍。1939年2月，最後一批護送SB飛機前往中國的飛行員乘坐卡車返回蘇聯。從最初援助時的60名，到撤離時的16名SB飛行員，如果再將殲擊機的飛行員算進去，一共前後有200名蘇聯紅軍志願者在中國犧牲。此後，留在中國的蘇聯飛行員大幅減少，1940年5月最後一批援助人員撤離中國。
1939年初，由於缺乏SB飛機， 第一中隊在成都附近的太平寺機場開始改編。建立了最早的SB轟炸機培訓中心，由蘇聯飛行員、機械師和工程師擔任教官， 到1939年6月，這些專業教官為中國空軍共培養了120名左右的專業人員。
1939年4月，這些機組重新投入戰鬥。6月，部隊帶著7架SB飛機前往湖北，但沿途發生的意外使其一下子損失了4架。1939年6月25日，由第一大隊隊長顧朝陽帶領8架SB飛機轟炸日軍宜昌陣地，順利完成戰鬥任務。
1939年2月，第2和第4中隊在成都匯合改編，6月完成訓練，7月，參加宜賓保衛戰。第9和第11中隊緊跟著也加入進來。隨後，第9中隊前往南昌駐紮，主要用來對抗長江下游的日軍。7月3日，共6架SB飛機轟炸日本軍艦。其中兩架因為半途迷航燃料不足無奈返回。其餘四架遭到日軍殲擊機攔截，被衝散後單獨執行轟炸任務。長機首先被擊落，機組人員全部遇難。李扶余的戰機則被一枚炮彈擊中，迫降在馬路上，迫降後，該機組三名人員負傷生還。
1939年2月，第6大隊下屬的第19中隊領到4架伏爾提V-11型戰機，9月，19中隊轉型為SB飛行部隊。在短暫訓練後，被派往桂南執行戰鬥任務，到那時為止，中國境內共計192架SB型戰機。
1939年12月初，為了加強軍隊間合作，第一中隊隊長劉福川被任命為第五偵察大隊隊長，配有兩架SB飛機，並在崑崙山一戰中大獲全勝。
1939年夏，蘇聯研製的DB-3 遠程轟炸機也開始在中國上空接受戰火的洗禮。西班牙內戰時期，DB-3還處於試驗階段，未能最終出廠，這回正趕上了在中國戰場的實戰測試，並大顯身手。
1939年6月，第一批12架DB-3轟炸機在庫裡申科上尉的帶領下起航。波雷寧被任命為訓練指揮官，然而所有對於SB適用的場地對於DB-3而言，都太短了，但是國民黨當局又不允許他們中途停靠。 因此給波雷寧配了第二架SB飛機，時刻在烏魯木齊機場準備聽從指揮起飛，DB-3編隊則在空中盤旋等待，等待續航的第二架SB飛機，引導DB-3直到蘭州。接下來，從蘭州前往成都，則由DB-3編隊自行完成。在成都，第9和第11中隊將裝備DB-3型飛機，用來補充戰鬥中損失的大量的SB型轟炸機。
1940年，新疆的伊寧、哈密等地區不再作為SB的運輸和訓練基地，一部分用於訓練的SB機型被編入新疆獨立航空部隊。
1937年7月7日抗日戰爭全面爆發後，蘇聯開始了代號為“Z”的軍事行動。1937年9月17日，10架SB戰機最先離開莫斯科，緊接著，在24日和27日兩天分別有16架和5架戰機駛離莫斯科，共計一個轟炸中隊，31架飛機。其中的大部分飛行員由位於莫斯科的蘇軍第一特種部隊精心挑選。它配備有22個SB機組，5個TB-3機組和7個DB-3機組。
不畏險阻進入中國
蘇聯的這場遠征最早由基達裡夫斯基和馬欽指揮,首批戰機在克茲洛夫和穆拉維耶夫率領下於1937年10月中旬抵達中國。蘇聯志願隊分成兩個編隊和一個由利特維諾夫指揮的單飛的巡邏小分隊。共有21架飛機，其它的10架之前用作殲擊機編隊的引導戰機。每架戰機都配備了機械維修師以及機槍手，機關槍彈藥，600公斤炸彈和單獨放置的引信。10月20日，首批到達的7架戰機安全降落在烏魯木齊機場。因故障只有5架順利抵達甘肅肅州。10月24日，首批SB飛機抵達蘭州，兩天後達到9架。
由於當時蘇聯不想刺激日本，蘇軍的這些行動是在祕密情況下進行的。但日軍的偵察部隊對中國境內進行了地毯式偵察，很快認出了蘇聯的I-15bis、I-16 和圖波列夫SB型飛機，雖然在莫斯科---阿拉木圖---中國的遠征中，蘇聯方面在飛機上去掉了其國家標誌。
1937年11月6日，從阿拉木圖起飛飛往中國的有27架SB型戰鬥機，57架I-16型戰鬥機，4架UTI-4雙座教練機和6架TB-3 四發飛機。此時在中國境內一共有58架雙發SB型戰鬥機。中轉機場的場地不太適合蘇聯的SB戰鬥機，因為飛行跑道過短。時任領航員的羅賓回憶說：“從阿拉木圖到蘭州路段，地面下面基本上就是以前的墓地。飛機衝進墓穴的事情並不罕見。為了保護這些充當機場的墓地不被山上下來的小溪所侵蝕，我們在跑道周圍用從別處運來的石頭築起了矮牆。我們每天都要動員當地民眾將其放置好。這不是件容易的事。”
“有點遺憾的是，不是所有飛行員都得到了該種機型的培訓。此外，我們忘記考慮大多數中轉機場都在海拔1900米的高地。許多飛機都在降落時撞傷”。在報告中，我們還發現這樣的文字：“飛機撞上了土牆，起落架受損……”，“飛機深陷泥潭，起落架臂受損……”或者“我錯過了飛機跑道，起落架左臂受損”。
1937年11月中旬，10架新的飛機前來補償前期的損耗。這些飛機在阿拉木圖集合，並在12月12日左右統一出發，迅速飛往中國。飛行員必須在任何氣象條件下至少連續飛行35到38小時，以便適應陌生地區的導航飛行。
在克列夫佐夫上尉帶領下，12月7日，第一梯隊的15架SB型戰鬥機從伊爾庫茨克出發，其中有9架在3架R-5飛機護航下，在肅州著陸，繼而飛行到了蘭州，在那裡已經有一封電報等待索爾少校。1938年，他作為資深空軍顧問再次派往中國。
一邊受訓一邊反擊
從1937年10月起，蘇聯開始在蘭州培訓中國空軍第一大隊的一、二中隊，受訓人員都沒有駕駛雙發飛機的經驗，因此開始的學習進展非常一般，不僅飛行員是這樣，飛機機師也是如此。國民黨空軍第二大隊遭到了重創，緊接著受訓的是第二大隊的第11中隊和第4中隊。蘇聯飛行員多貝奇、努赫季林、諾沃德拉諾夫和薩蘭切夫等四人擔任培訓中國飛行員的飛行教官。培訓開始進行得不太順利，10月31日，一名中國飛行員駕駛飛機時摔斷了起落架。其間，日本發現了這些飛機後，試圖在地面就將其消滅。11月4日 ，日軍的11架轟炸機飛越機場上空，每架飛機扔下了三枚炸彈，共計33枚。蘇方的4架SB轟炸機和4架I-16殲擊機迅即迎戰，日本飛行員沒能預料到這樣的危險，無法續投，只得倉皇逃離，所幸的是，蘇聯方面沒有遭受任何損失。
至1937年12月2日，第19中隊只剩下了2架 He 111A-0。1937年年末，他們開始接受蘇聯方面的培訓。到12月中旬，約有45名中國飛行員受訓蘇軍的SB型飛機。
所有抵達蘭州的SB轟炸機都通過官方途徑移交給當時的中國國民政府。從機身到兩翼，都塗上了國民政府的標誌。有些時候，是6條藍白色帶相間。受天氣和沙塵暴的影響，塗上的油漆經常脫落，留下一個個白色的汙點。最後，中國空軍不得不對一些原淺灰塗裝的飛機油漆脫落的部分用很多的深綠色小點覆蓋。除I-16型飛機外，大多數飛機機身上標有四個大號的白色數字編號，前兩位表示中隊編號，後兩位表示飛機編號。那些數字尺寸均在25-30釐米之間，一般不超過30釐米。前後兩組數字間有時候也會用破折號分開。
從1937年11月中旬開始，SB型飛機開始深入中國腹地，僅11月30號當天，有13架駐紮西安，12月18日，後續飛來26架其它型號的飛機，與之前的13架SB飛機會合。蘇聯飛行員被分成了兩組。 馬欽帶領的一組飛機負責轟炸在上海的一個日軍基地，飛機從南京起飛，沿著長江右岸向東北方向拐彎，沿著海域上空飛行了三四十公里，以期從一個出其不意的角度進行攻擊。但遺憾的是，第一次行動中，蘇軍未能識別出日軍機場，任務需要二次執行。在第二次執行任務的過程中，一架SB轟炸機被日軍高射炮擊中，最後整個編隊遭到日軍6架殲擊機的阻截。蘇軍SB轟炸機密集的火力射擊也讓日軍遭到重創，在第一回閤中，SB擊中了兩架日本殲擊機；在第二回閤中，又殲滅了一架。受傷的SB轟炸機組不得不前往湖北漢口休整。根據當時飛行員的記載，在這場行動中，共有35架日本飛機被摧毀。
隨後，這支SB編隊很快與日本海軍在長江流域交手。蘇聯方面稱此戰SB一舉擊毀了“一艘日本巡洋艦，大約6艘日本軍艦”。珍藏在莫斯科的蘇聯海軍史研究機構的史料表明：日軍從未承認過其在中日戰爭中有海軍失敗的案例。只有蘇聯方面的史料對此有所記載，也或許摧毀的是些日本蒸汽船、駁船、帆船和舢板。
12月初，在漢口機場上空，在與日軍的一場空戰中，馬欽損失了他編隊的第一架SB飛機。該架飛機在100多米的高度被擊中，直接墜落到地面發生爆炸。中國編隊很快撤離了馬欽在南京的基地，隨其搬遷到了南昌。作為當時的中國國民政府首都，南京已經成為日本空軍的投射靶。
12月15日，蘇聯空軍實施了一項名為“禮節性回訪”的戰鬥任務，多貝奇率領幾乎全部飛機飛回南京基地轟炸日本空軍。其中 9 架 SB轟炸機由中國機組或者是中蘇混合機組駕駛。這27架飛機排成了三個“V”字型編隊，攜帶了一半對一半的爆炸彈和燃燒彈在4300米的高空實施轟炸。對於這場漂亮的空襲，在之後不久，馬欽自己也這樣記載道：“大團的火球和大量爆炸產生的黑煙瀰漫在空中。日本的轟炸機、油料庫、軍火庫也在不斷爆炸中。”大約有40多架日本戰機在南京的日本空軍基地被徹底摧毀。不幸的是，在返回途中，飛經安徽蕪湖的東側長江段時，蘇聯的飛機編隊遭到了敵軍十多架殲擊機的包圍和攔截，一架中國機組駕馭的SB戰鬥機被擊落。日軍四架飛機被SB編隊集中火力擊落。
波雷寧率領的第二組稍晚一點也開始了軍事行動。他的編隊成員大部分來自中蘇邊境的貝加爾斯克軍事地區，最初的任務主要是護送SB型戰鬥機到中國，然後搭乘TB-3型飛機返回蘇聯。12月18日，最初的4架飛機停靠在肅州，緊接著飛往漢口，根據計劃，在漢口要建成一個完整的蘇聯航空編隊，其含有12架SB型飛機以及為之保駕護航的60多架其他類型的殲擊機。但在漢口，由於機場附近的水壩遭到日軍轟炸，整個機場被淹沒在15-20 釐米深的水域中，波雷寧的部隊不得不在中國空軍駕駛的霍克戰鬥機的保護下降落在水中。
轟炸日軍
1938年1月，真正的大規模軍事行動開始。莫斯科每天都能收到其部隊在中國的作戰活動、損失和設備維修等彙報，這些資料目前依然保存完好。這些用鉛筆寫在便籤本上的報告依舊被仔細保存在檔案夾內。這裡有幾個記錄：
l“1938年1月23日，6架SB轟炸機炸平了蕪湖機場。5架其他型號的飛機則攻擊了日軍佔領的南京機場。在這場戰鬥中，蘇聯空軍完勝，沒有絲毫損失。兩架SB飛機因發動機故障降落。當天同樣的轟炸又發生了一次。在蕪湖，蘇軍摧毀了8架日本飛機（根據後來的情報部門報告顯示，敵機有3架燒燬，5架受傷）。兩批次的9架SB飛機則被用來轟炸長春火車站，鐵軌上一輛運送煤炭物資的貨車迅即燒燬。”
l“1938年1月24日，9架SB飛機轟炸駐紮在寧國府的日軍某部隊，我方無損失。瞄準敵方主力，轟炸蕪湖—長春沿線。7架SB飛機到達時已達發動機極限。”
l“1938年1月26日，馬欽中隊的5架SB轟炸機兩次從南昌出發，襲擊了位於寧國府地區的日軍步兵部隊，13架從漢口飛來的波雷寧部隊的戰機轟炸了南京。”
後一次遠程飛行不虛此行。到1938年1月，越來越多的日軍戰鬥機和轟炸機集結在南京機場。中國方面則偵察到日軍有意圖攻擊漢口，於是綜合考慮之下，決定提前行動。
波雷寧親自率部隊在夜間飛行。日軍幾架在空中的老飛機A4N1沒能攔住蘇軍的俯衝。結果日軍48架飛機被燒燬。彈藥庫和燃料設施也被徹底摧毀。毫無疑問，日本方面對這場戰役承認的損失輕描淡寫，他們只承認燒燬了幾架G3M老式飛機，部分飛機受傷。第一顆炸彈投下爆炸後，日軍高炮才做出反應，隨後是8架九六式（A5M）戰鬥機升空攔截。
在日軍防空炮火和九六式戰鬥機的夾擊下，蘇軍的SB飛機也遭到了不小的損失，飛行員巴什科夫的座機被擊中著火，他和領航員烏多維琴科跳傘獲救，機槍手科斯京不幸遇難。另一些飛機由於迫降而報廢，波雷寧本人也遭遇危險，其座機一側的發動機製冷系統遭到嚴重破壞，在勉強穿越前線後他就迅即將飛機迫降在沼澤地帶。由於事先考慮到有可能迫降，升空前國民政府給每個蘇聯飛行員都配發了一塊特製的方形絲質手帕，手帕上繪有國旗和黑色的中國字，上面印著：“這是前來支援我們的西方人。若是中國軍隊或者民眾看到這樣的手帕請給予幫助。——國民政府航空委員會（紅色印章） XX號文件。”正是憑著這樣的一方手帕，當地農民幫助波雷寧將其座機從沼澤地拉出，拖至長江沿岸，並調用了一艘拖船和一艘駁船將其座駕運到漢口檢修。
第二天，也就是1月27日，日軍按計劃發動攻擊。這次在南昌，9架九六式陸攻機攜帶了58枚炮彈。由於中方的及時阻截，蘇軍方面沒有遭到一點損失。日軍其他8架飛機對漢口機場進行了“回訪”，從2000米上空扔下密集炸彈，炸平了漢口機場，所幸事先有所準備，中方夜間巡邏隊的例行巡邏給了蘇軍足夠的起飛時間等待敵機。中方的高炮部隊瞅準時機擊落日軍一架轟炸機。該機在機場附近摔得粉碎。由於缺乏足夠的防衛力量，中方無法保衛整個機場，因此中方部隊採用了被稱為“散彈”的方式迎戰。當第一聲警報拉響，所有的戰鬥機迅速飛離地面，散落在機場50-60公里的範圍內，15秒到20秒就可以迅速形成包圍圈進行戰鬥。接著，空中巡邏隊的頭機飛往地面查看戰鬥是否結束，然後通知所屬編隊返航、著陸。
中蘇飛行員的這次聯合突襲迫使日本把大批空中人員撤離前線，結果只有少數力量留下，並需要戰鬥機護航。日軍第二航空隊參謀長源田實大佐提議啟用前線附近的“特殊加油基地”，這種基地被蘇方稱為“出其不意的機場”。經過幾次戰鬥，日軍終於承認其在遠程飛行作戰方面經驗不足，還有待加強學習“一種在和平時期無法掌握的技術”。不久後，中國人也在這方面付出了昂貴的代價。他們幾乎一瞬間就清楚地認識到，轟炸機是無法和敵軍的戰鬥機抗衡的。然而，在真正領會該項特殊技術前，中方已經損失了太多優秀的飛行員。
和日方不同的是，SB型飛機在護航戰打響的最初幾個月裡，也沒有采用殲擊機護航，即便是滿負荷加載，依然單獨作戰，其飛離的速度與之名號相當，不愧以“速度”著稱。事實上，日本陸軍的九五式戰鬥機、甚至海軍的九六式艦載戰鬥機都無法截住空載的SB戰鬥機。當然，這並不意味著蘇軍沒有遇到真正的危險，只是如波雷寧所言：“我們的SB飛機在時速上遠超日軍的殲擊機，他們的火力不足以對我們構成威脅，在緊要關頭，SB能夠全身而退，迅速逃離現場。”當然，這樣的描述不乏略顯誇張，但是基本戰況大抵如此。
與空戰情形相反的是，中方的機場狹窄、簡陋，給蘇軍造成了重大損失。一次，在漢口夜間降落時，一架導航的SB飛機先行撞毀，緊接著，雷托夫駕駛的飛機嵌入失事飛機的殘骸，跟著是一架I-16。他說在跑道上，充斥著“大大小小的溝渠”。這些正是開挖的大大小小的壕溝，也或許是長期受到日軍空襲而造成的溝壑。還有一次，因為中方沒有及時清理，因此蒂托夫的空中巡邏隊無法正常降落在既定的平坦跑道上，最後，在強烈橫風下，飛機在危險中艱難降落。為此，他義憤填膺地向機場指揮官指出：“我們來是為了幫助中國打仗，不要在我們自己的機場上毀掉我們自己的飛機，那些被壓出來的車轍必須儘快清理乾淨，懂麼？”大約10—15分鐘後，機場找來了300多個勞工，拿著土筐，喊著號子哼哧哼哧幹起活來。
作戰任務由蘇聯飛行員執行，由中國軍官指揮，但行動總指揮通常由蘇軍顧問擔任，通常只把任務下達給蘇方人員而不讓中方人員知曉。時任第一飛行顧問的是日加列夫上校，後來成為蘇聯元帥和空軍總司令。1938年，第一飛行顧問由索爾接替，接著是阿尼西莫夫。
接下來的戰鬥實踐證明，SB飛機的裝載量非常了得，後來分別在AO-10型飛機上裝載了兩個炸彈箱，12枚穿甲彈，在AO-8型飛機上則裝載了18枚穿甲彈。在幾次成功的軍事預演後，波雷寧戰隊在一週內迅速為每架飛機都配上了投彈裝置。這些投彈裝置保證了後續戰鬥任務的順利完成，但同時也造成了一次自己人的傷亡。蘇聯飛行員魯緬採夫駕駛領航機投彈後，兩個投彈器被卡住了，直到飛機艙門再次落下前突然爆炸。在迫降時，由於未知原因，在觸地瞬間，領航員佩索茨基想要打開艙門，結果發生了爆炸，爆炸蔓延到了周圍的中方和蘇方的維修機組人員。事故造成8人死亡，領航員被大火活活燒死，只有機槍手被爆炸的氣流拋出機艙落在一條壕溝和鐵絲網之間的空地上，僥倖逃脫。
自1938年1月底開始， M-100發動機開始告急，維修過的和再使用的發動機遠遠超出最初的考慮，大多數發動機都要持續工作150小時以上。戰鬥任務接踵而來，連續不斷。蘇聯駕駛員普申回憶說：“我們在維修上遇到了極大的困難，我甚至與機修師一起用手鉚來維修飛機，因為在中國找不到氣錘。為了最大限度地使用這些飛機，我們常常要從三架報廢的飛機上拆卸零件，用來湊成兩架能用的飛機。”
在這些著名的戰役中，1938年2月23日那場襲擊臺灣某空軍基地的戰鬥尤為精彩。這場勝利恰好是給蘇聯紅軍成立20週年最好的獻禮。在臺北市附近的空地上，日軍集中了他們最先進的武器裝備菲亞特 BR.20雙發轟炸機，該機從意大利進口，被稱為“一型”戰機。蘇方的戰鬥任務是摧毀這些新型裝備，使其不能上前線。為此，蘇聯方面準備了兩個攻擊小分隊，第一分隊從漢口出發，28架SB型轟炸機構成全蘇聯飛行員機組。第二分隊由南昌出發，混合機組，攜帶12架其他型號的飛機。為了達成突襲，機組從臺灣島北部進入，然後突然在1000米高空盤旋，關閉多餘引擎。頗為糟糕的是，只有從漢口飛來的波雷寧機組成功發現攻擊目標，第二隊則因迷路折回。臺灣機場被厚厚的雲層所掩蓋，第一隊的蘇聯飛行員在最後時刻通過雲層窟窿，發現了日本飛機。其在陣地兩端呈兩行排列，邊上放著準備好的集裝箱，飛機和集裝箱都沒有任何偽裝措施。還沒等日軍的殲擊機起飛及防空炮兵部隊有時間開火，蘇聯編隊已經在第一時間投下了280枚炸彈。依賴於優良的性能，蘇方轟炸機投完炸彈後便全速撤離，這一仗打得對方措手不及。地面上，則大約有40架日軍飛機、庫房和足夠用三年的燃料庫被徹底燒燬。這場全勝使日軍蒙受了莫大的恥辱，機場最高指揮官含憤切腹自殺。從南昌起飛的第二分隊損失了一架飛機，事故原因是燃料耗盡，中國飛行員試圖迫降，以為是秧田，實際是湖泊，機組成員全體溺死，其中蘇聯籍領航員兼政委塔金不幸殉職。
這次漂亮的突襲詳情很快就在蘇聯某刊物上發表，文章的署名自稱是“一名中國飛行員”。沒過不久，波雷寧的記錄也在雜誌上刊出。
SB轟炸的目標不僅有機場，還有橋樑、火車站，日本官兵聚集地。1938年2月，13架SB飛機襲擊了南京的浦口火車站，同時炸燬了三列火車。第二天，兩個巡邏小分隊消滅了正在渡過長江的一隊日本兵。飛機從高空投彈炸燬了渡江的船隻和木筏。同時機槍掃射了河岸邊等待渡江的大隊日本兵。那天，沒有一個日本兵渡過長江。
同年3月，波雷寧接到上級命令，要求摧毀架設在長江上的一條重要的鐵路橋。由於單程飛行近1000千米，他選擇在返途中的肅州加油。3個配備有8架SB型飛機的機組成功完成了轟炸任務，甚至可以說是超額完成。他們不僅炸燬了鐵路橋，還順帶炸燬了浮橋，把剛登上浮橋的一隊日本兵全部消滅。這一次，同樣迅雷不及掩耳，日軍沒來得及做出反應，他們的防空部隊也沒來得及開火，他們的殲擊機也沒有來得及起飛，蘇方的任務已經順利完成，日軍又一次沒能抓住蘇軍順利返航的飛機。
最初預計是在1938年4月25日至6月5日期間，蘇聯的駕駛員將全部輪換。波雷寧的戰隊飛往蘭州，在那進行必要的休整和等待新的發動機。其位置將由從南線飛來的赫留金替代。與此同時，北線也沒閒著，6月3日，索爾少校護送13架SB飛機從烏蘭巴托起飛，7日，又來了15架飛機。斯柳薩列夫上尉受命領導這支隊伍，幾天以後，另一支隊伍由蒂托夫率領，經過蒙古，到達西安，然後前往與日軍交火正酣的武漢。
這些SB飛機的一個重要任務是在長江上導航。日軍開始瘋狂報復，準備在6月14日至7月28日期間，至少發動49次突襲來對付中國海軍和沿海地區的中國軍隊。在漢口戰役中，日軍的殲擊機擔負著為轟炸機護航的任務。因此，日方的殲擊機需要一次次攔截沿長江飛行的SB飛機。顯然，他們不是SB型飛機的對手，蘇方資料標明，僅斯柳薩列夫就擊沉了70多條內河船隻。
中國飛行員在浴血奮戰中成長
在此期間，中國的飛行員或多或少也掌握了一些SB的飛行技術，開始不再作為中蘇混合機組的一部分，而是漸漸獨立完成SB的飛行任務。1938年初，中國空軍第一飛行中隊首次獨立在揚子江保衛戰中露面。4月17日夜間，指揮官李慈珍接到命令從南昌基地出發前往南京單獨執行任務。由於經驗不足，在第二天的返回途中，其飛機迫降在靠近九江的一處河域，機組成員全部陣亡。第11中隊也開始在南昌作戰。1938年6月28日，6架SB飛機接到命令轟炸馬丹堡壘附近的日本軍艦，在第二大隊隊長孫唐康的指揮下起飛。中國飛行員駕駛著I-16戰鬥機護航。因天氣惡劣，護航機和轟炸機最終失去聯繫，SB轟炸機編隊被迫四處分散，其中的兩架飛機，1103和1104 同時發現了他們的戰鬥目標，並想立刻實施轟炸。但是被其後的日軍殲擊機咬住不放，一架SB飛機被擊落，只有領航員跳傘生還。
7月12日，第一中隊的3架SB型飛機從西安出發轟炸日軍軍艦，返航途中，它們遭遇到日軍五架戰鬥機的追擊，機槍手趙樹林擊落了一架殲擊機，但同時其所在的103號飛機也被擊中起火。飛行員和機槍手在太湖附近跳傘，領航員皮玉袍隨飛機墜落。同一天，第二中隊的三架轟炸機隨兩個蘇聯機組在安慶附近同樣遭到日本空軍的攔截，中國駕駛員駕駛的一架飛機在空中起火，機組三名人員紛紛跳傘，只有領航員生還。那天損失了5架SB轟炸機和9名機組人員。7月18日，中國駕駛員高衛連駕駛飛機在漢口著陸再次遇上日軍的殲擊機，被敵軍擊中，三名機組成員迅速撤離失事飛機，但只有機槍手生還，剩下兩名淹死在湖裡。那塊區域遍佈大大小小的湖泊，對於飛行員而言，幾乎成了致命的陷阱。
8月21日，新任隊長田向國上尉駕駛編號為74的SB飛機在漢口和成都兩城之間的上空被擊中。三名機組人員下落不明……1937年 12月，第一大隊第四中隊已經被全面改造成了SB飛行部隊，並於次年4月重新投入戰鬥，負責攻擊蒙城、永城、王府和廣臺集。然而，根據蘇聯方面的描述，中國編隊整體而言依然存在很多問題：“他們訓練得極為匆忙，飛行時間不夠，戰術知識也非常有限。此外中國軍隊的官僚習氣也對其進步毫無幫助。”蘇聯機械師柯啟金後來回憶說：“中國飛行員飛行時間很長，卻雜而無序。常常不遵守操作章程，還忘記對飛機進行維護和保養，缺乏必要的警戒和必要的維修。這些都會讓其付出代價。”
蘇聯機組同樣受到了重創，整體而言，一個主要原因是日本空軍更新了戰鬥機。中島Ki-27（又稱九七式）戰鬥機速度更快，操控更靈活。直到1938年中，蘇聯的SB轟炸機一直都在2000到3000米高空飛行，但自從日軍裝備九七式新型戰鬥機後，SB不得不拉昇到7500米到8000米，因為在這樣的高空，日軍戰鬥機無可奈何，但是這樣的駕駛新技術又給蘇軍帶來了不少新的戰術問題，因為大多數飛行員沒有接受過這樣大高度的高空飛行訓練。他們因此需要在地面上學習新的技巧。中國的工廠沒有配備專業的氧氣站，因此不得不向私人工廠購買。一般說來，這種氧氣的質量很成問題，有很多潮氣和雜質。
蘇軍飛行員的艱難作戰
空中飛行的定位一般由隊長直接指揮，雖然飛機都裝有無線裝備，但使用起來還是有問題。一方面，飛行員覺得裝備在飛機上增加重量；另一方面，日軍可以通過高科技手段監聽，繼而用高功率電臺干擾或壓制信號發射。
由於缺少可靠的方向定位技術，造成了一些作戰任務的徹底失敗。指揮官赫留金也為此遭到上級處罰。一次，他率領的一個編隊12架SB飛機在雲層中迷失方向，迫降在不同地點，所幸損失不大。同樣的事情也發生在了中方飛行員這邊，1941年9月23日，中國空軍第一大隊隊長顧兆祥率領第一和第二大隊聯合編隊轟炸湖南北部洞庭湖附近的日軍陣地，因為他的座機出現機械故障無法繼續飛行，導致作戰失敗，整個編隊解體，很多飛機不得己因為迷航而迫降。
1938年8月3日，由蘇聯飛行員斯柳薩列夫、科道夫、安西莫夫分別駕駛三架SB飛機在7200米的高度成功炸燬了安慶機場。敵軍的防空炮火傷到了一個引擎的壓縮機，斯柳薩列夫的座機失去高度控制，突然有兩架日本戰鬥機交叉斜殺過來，並招來二十多架日機狼群（大部分為 96和 95機型 ）的猛烈攻擊。蘇軍三架轟炸機迅速調整為密集楔型編隊飛行，依靠自衛火力互相掩護擊退了敵機，擊落了五架戰機，最終所有轟炸機安全返回基地。一名機槍手大腿受傷。返回基地後，每架轟炸機均掛有50-70處彈痕。斯柳薩列夫戰隊參加的最後一次任務是在江西廬山由中國軍隊發起的反擊戰。這次，所有SB飛機均由I-16型飛機護航，任務是轟炸日軍的大部隊和炮兵連。同年9月底，中國編隊在泰安襲擊了日軍106師，使其遭受重創，迫使日軍在此多停滯了一個多月。
1938年10月，發動機問題再次出現瓶頸，不少飛機被再次送往蘭州，蘭州基地已經變成了維修SB飛機的中心。中國方面只有缺編的第1和第4中隊還在堅持戰鬥，第2中隊撤往南陽，繼而轉飛柳州。
源源不斷的支援
從伊爾庫茨克飛來的新一批SB飛機的護航任務交給了斯柳薩列夫團隊，到1939年春，其團隊前後共護送了60多架飛機前往中國，其中的一部分移交給了中國空軍。1939年2月，最後一批護送SB飛機前往中國的飛行員乘坐卡車返回蘇聯。從最初援助時的60名，到撤離時的16名SB飛行員，如果再將殲擊機的飛行員算進去，一共前後有200名蘇聯紅軍志願者在中國犧牲。此後，留在中國的蘇聯飛行員大幅減少，1940年5月最後一批援助人員撤離中國。
1939年初，由於缺乏SB飛機， 第一中隊在成都附近的太平寺機場開始改編。建立了最早的SB轟炸機培訓中心，由蘇聯飛行員、機械師和工程師擔任教官， 到1939年6月，這些專業教官為中國空軍共培養了120名左右的專業人員。
1939年4月，這些機組重新投入戰鬥。6月，部隊帶著7架SB飛機前往湖北，但沿途發生的意外使其一下子損失了4架。1939年6月25日，由第一大隊隊長顧朝陽帶領8架SB飛機轟炸日軍宜昌陣地，順利完成戰鬥任務。
1939年2月，第2和第4中隊在成都匯合改編，6月完成訓練，7月，參加宜賓保衛戰。第9和第11中隊緊跟著也加入進來。隨後，第9中隊前往南昌駐紮，主要用來對抗長江下游的日軍。7月3日，共6架SB飛機轟炸日本軍艦。其中兩架因為半途迷航燃料不足無奈返回。其餘四架遭到日軍殲擊機攔截，被衝散後單獨執行轟炸任務。長機首先被擊落，機組人員全部遇難。李扶余的戰機則被一枚炮彈擊中，迫降在馬路上，迫降後，該機組三名人員負傷生還。
1939年2月，第6大隊下屬的第19中隊領到4架伏爾提V-11型戰機，9月，19中隊轉型為SB飛行部隊。在短暫訓練後，被派往桂南執行戰鬥任務，到那時為止，中國境內共計192架SB型戰機。
1939年12月初，為了加強軍隊間合作，第一中隊隊長劉福川被任命為第五偵察大隊隊長，配有兩架SB飛機，並在崑崙山一戰中大獲全勝。
1939年夏，蘇聯研製的DB-3 遠程轟炸機也開始在中國上空接受戰火的洗禮。西班牙內戰時期，DB-3還處於試驗階段，未能最終出廠，這回正趕上了在中國戰場的實戰測試，並大顯身手。
1939年6月，第一批12架DB-3轟炸機在庫裡申科上尉的帶領下起航。波雷寧被任命為訓練指揮官，然而所有對於SB適用的場地對於DB-3而言，都太短了，但是國民黨當局又不允許他們中途停靠。 因此給波雷寧配了第二架SB飛機，時刻在烏魯木齊機場準備聽從指揮起飛，DB-3編隊則在空中盤旋等待，等待續航的第二架SB飛機，引導DB-3直到蘭州。接下來，從蘭州前往成都，則由DB-3編隊自行完成。在成都，第9和第11中隊將裝備DB-3型飛機，用來補充戰鬥中損失的大量的SB型轟炸機。
1940年，新疆的伊寧、哈密等地區不再作為SB的運輸和訓練基地，一部分用於訓練的SB機型被編入新疆獨立航空部隊。
SB告別中國戰場
1940年初，因蔣介石政府的原因，中蘇關係開始惡化。蘇聯政府迅速減少了對中國的援助，雖然繼續向中國供應飛機，但是飛行員不再直接參加任何對日作戰任務，這樣的情況一直持續到1941年日蘇簽署《日蘇中立條約》（也稱《日蘇互不侵犯條約》）。1941年6月蘇聯衛國戰爭爆發，蘇聯才徹底結束對華援助。
1941年6月，最後一批108架SB 2M-103飛機來到中國，這批飛機較之前的SB飛機更為先進，它們配有先進的無線設備，103型發動機，MV-3球面迴轉炮塔，因此被中國人稱為“SB-3”，之前配備100型發動機的則稱為“SB”。這批新型飛機於1941年1月中旬在位於新疆哈密的中國空軍第一大隊服役。第一大隊第2中隊首先配備了這些新機型，第1中隊則是SB-2和SB-3混裝配備。3月中旬，30架全新的SB-3配裝到位於哈密的第六大隊，用於在嘉峪關的飛行訓練。同年5月，第六大隊解體，所有機型被重新安排到其他部隊用來補充戰爭中的飛機損耗。同時，3架SB-3被安排到第6中隊，與僅有的DB-3混編。
與此同時，蘇軍在成都開始訓練新成立的第12大隊。12大隊編有45、46和47中隊。該大隊補充的是來自於士官飛行學校的第一批轟炸專業的畢業生。1941年1月，編隊開始正式訓練，到1941年3月為止，編隊僅擁有14架SB轟炸機和3架SB-3轟炸機。6月1日，在金沙江南岸的邵通機場，日軍摧毀了其中的四架。直到1944年10月，該隊撤銷前，一直留在後方作為預備隊。
到1941年9月底第二次長沙保衛戰中，所有飛機都被派往前線。根據命令，第2中隊的戰機攻擊陝北附近地區。9月29日，8架SB-3型飛機組成編隊，飛返基地途中迷航，所有飛機迫降在田野。這次事故後，12月初，該支部隊從第6大隊調來10架SB-3飛機補充實力。這一時期，第1和第2大隊聯合作戰，9月23日，他們炸燬了洞庭湖附近的日軍基地。10月，11中隊前來與第1、第2大隊匯合，加入長沙保衛戰。
在長沙保衛戰中，日本俘獲了一架狀態良好的SB飛機。1941年9月29日，第二中隊隊張易青駕駛代號為0202的飛機執行任務後未及時返回，不久後的情報顯示其已經潛逃到日軍佔領的漢口機場，後來，這架SB 2M-103重新刷上了汪偽政府軍的塗裝。
接下來的日子，蘇聯的轟炸機參加戰鬥的次數越來越少，只在最為關鍵性的戰役中才能看見其身影。1942年1月8日，在隊長秦文的帶領下，第二大隊重組後帶著9架SB 2M-103在第三次長沙戰役中執行轟炸任務，彼時敵軍的飛機在數量上佔有絕對優勢。結果，2架SB飛機被擊落，其餘3架受傷迫降。8月22日至8月24日，9架 SB-3飛機由第二中隊長率領和第一大隊聯合轟炸了越南河內的機場和其海防港口。此次擔任護航任務的是美國的飛虎隊 。
1943年初，只有第一大隊還在執行飛行任務，其裝備了19架SB-3 飛機，同年5月，在湖北邊界，其完成最後一次執行轟炸任務後謝幕。1941年下半年，中國的飛行中隊按照中美的“租賃合約”，開始接受來自美國的飛機。同年8月，第9中隊已經重新改裝，全面配備洛克希德A-29型飛機，10月中旬，全隊投入戰鬥。一年後，第10中隊緊跟其後。1943年8月，第1大隊接到命令飛往印度，前去驗收B-25型轟炸機。
與此同時，直到1944年，蘇聯的戰機依然在訓練中使用。最後一批DB-3型飛機服役到1943年9月；SB飛機則在1944年10月後解散到45、46和47中隊，直到日本投降，甚至還參與了中國的內戰。一部分SB飛機在駐地為山西營口的“西北空軍縱隊”服役。先是在烏魯木齊，後於1944年前往新疆。1942年11月至12月，這支西北空軍縱隊用來支援地面部隊保護包頭。直到1946年初，最後一批SB飛機才光榮退役。戰爭期間，中國空軍也研製了一批仿SB機型來對抗日本。
據中方資料顯示，1937-1939年期間，SB飛行部隊中：
186人在行動或事故中犧牲，其中有146名軍官，33名士官和 7名飛行員。
9人成了日本731部隊細菌戰的犧牲品。其中有7名軍官，兩名士官。
在沒有詳細記錄的重傷人員和因病死亡人員中，具體的軍官、士官人數不詳。
自1937年7月至1939年2月中旬，共計3665名蘇聯軍事專家參加了抗日戰爭。