为纪念“九·一八”事变6周年,国民党组织空军向上海的日军阵地、后勤集散地和日舰等重要目标进行了彻夜轰炸,致使日军损失惨重。为了报复,日机于次日开始对我南京轰炸。由于日军已经占领了上海的几个野战机场,日本海军航空队新锐战机三菱96式飞机利用陆基进行空袭。
日方空袭的60余架96式重型轰炸机,装备有2台500马力的活塞发动机,翼展25米,机身长16.45米,续航时间12小时,航程4000公里,载弹量1600公斤,装备机关炮一门,机枪4挺。相对于日本的96式飞机,国民党的主力战斗机霍克-III性能相对落后,在空战中十分被动。
经过多次空战,国民党飞行员屡屡受挫,人机损失不小,许多飞行员开始对战胜日本战斗机、抗击敌护航编队空袭的可能性有所顾虑。这时恰好高志航由汉口出院,擢升中国空军驱逐司令,兼任4大队大队长,专责南京防空任务,负责指挥3、4、5这3个最精锐的大队抗击日军空袭。
刚刚赶回南京前线的高志航为了打消飞行员的顾虑,特向航空委员会秘书长宋美龄提出建议,将原本作为战斗、轰炸双重任务的霍克-III进行轻量化改装,将机翼下的炸弹挂架、机腹整流罩、副油箱和起落灯具拆除,把霍克-III彻底改造为专门制空格斗的战斗机,放弃对地攻击性能。经过改装,飞机重量减轻,最大速度增加了10km/h,转弯半径也有减小,格斗性能增强,由有经验的飞行员驾驶便可以与日机一搏。
9月26日,日本海军航空队第13航空队分队长山下七郎大尉率驱逐机5架掩护12架轰炸机群轰炸南京,与国民党空军4大队高志航大队长率领的改造后霍克-III战斗机12架遭遇,同时5大队刘粹刚带领的9机也赶来支援,双方立即展开激战。
国民党方参战的刘粹刚、柳哲生、李桂丹等都是久经战阵的优秀飞行员,都已经有了击落记录,有相当丰富的空战经验。日方第13航空队也是日本海军航空队的主力(后来最先换装“零”式战机在重庆进行首次空战的也是这支部队)。
在各自长机的带领下,中、日双方最优秀的飞行员在南京紫金山上空展开了激烈的空战。日机利用其机动性好的优势,一下缠住高志航带领的霍克-III机群,企图掩护轰炸机下降高度溜掉,而刘粹刚编队正好乘机赶上去截住一阵攻击,当场在栖霞山上空击落第1架日本轰炸机。
在另一边,高志航识别出山下的指挥机编号,直取带队长机位置的山下而去。他虽然不知道驾机的就是妄称“四大天王”之一的山下七郎,但是高志航还是十分清楚,率先换装最新型战机日军部队带队长机的指挥官肯定非等闲之辈。
高志航全神贯注地和山下展开了激烈格斗,经过一番缠斗,从高空打到低空不足100米。彼此追尾多次,经过30分钟空战后,高志航终于把山下那银色的座机套入了瞄准具,双枪并发,山下机立刻冒出黑烟,向上海方向逃窜,最后迫降于苏州以东太仓县。山下及所驾驶的126号战机被俘获,他是自开战以来被俘虏的日军飞行员中军衔最高的军官。
由于右手旧伤复发,高志航见山下机起火后没有继续追击,而向南京大校场返航。着陆瞬间的震动使高志航几乎昏迷过去,但是飞机停下后,他还是咬牙从座舱中爬出来,向大家致意,以免损伤士气。
空战结束后,日方统计有3架飞机战损,但他们无论如何也不肯相信皇军的“天王”山下七郎会被我俘虏,坚持认为其已经战死,或者落地后自尽以效天皇。
但恰恰在这时,山下被我军民俘虏,并送回南京。高志航亲自审问山下,山下开始不愿承认自己是被中国空军击落的,于是高志航让他看在机场着陆的飞机,从里面爬出的飞行员个个都是地道的中国人,山下才不得不承认中国空军飞行员的高超技艺。
高志航以宾客之礼对待山下,同时又正告山下,中国空军是为了保卫自己的祖国、自己的家园、自己的亲人而战,绝对不会退却,将战斗到最后一个人。