早在1936年年底，國民黨政府軍事委員會參謀本部制定的1937年度《國防作戰(zhàn)計劃》就向空軍要求，“準(zhǔn)備全部轟炸機(jī)襲擊敵之佐世保、橫須賀及其空軍根據(jù)地，并破壞東京、大阪等大城市”。可是自從退守武漢后，不僅中國的空軍基地離日本越來越遠(yuǎn)，而且能擔(dān)此大任的飛行員也都犧牲得差不多了。

這不是說去就能去的事。開戰(zhàn)后，，中國空軍在與日本的血戰(zhàn)中傷亡慘重，其中能夠飛抵日本本土的薩伏亞S-72和馬丁-139WC等兩種遠(yuǎn)程轟炸機(jī)幾乎損失殆盡。無奈之下，國民黨政府將目光瞄向了海外。1937年9月，中國軍事代表團(tuán)赴蘇聯(lián)洽談軍事援華問題時，收到蔣介石密令：務(wù)必購買可以用于轟炸日本的重型遠(yuǎn)程轟炸機(jī)。中方代表團(tuán)第一次提出購買100架重型轟炸機(jī)，后又提出購買50架， “若協(xié)定款項不夠，則可減少其他兵器之購置，并可付現(xiàn)金”。可蘇方一直避而不談、一再推延，最后此事不了了之。至于蘇方為何不賣超重轟炸機(jī)給中國，原因可能有二：一是超重轟炸機(jī)乃當(dāng)時尖端武器，是國防機(jī)密，蘇聯(lián)不愿提供;二是此前蔣介石與蘇聯(lián)不睦，蘇聯(lián)怕蔣事后將這些轟炸機(jī)用于反蘇。

到了10月，蘇聯(lián)對華軍事援助協(xié)議中的6架TB-3重型轟炸機(jī)按計劃飛抵蘭州。11月30日，其中的5架飛機(jī)由蘭州經(jīng)漢口飛南昌進(jìn)行對日轟炸前的臨戰(zhàn)訓(xùn)練。不幸的是，日方早就得到南昌有中國重型轟炸機(jī)的情報。12月13日，日機(jī)空襲南昌機(jī)場，當(dāng)場炸毀2架，炸傷3架。后來，由于數(shù)量有限且備件缺乏，TB-3在中國戰(zhàn)場只作為運(yùn)輸機(jī)使用，再也沒有擔(dān)當(dāng)任何戰(zhàn)略轟炸任務(wù)。

蘇聯(lián)轟炸機(jī)是靠不上了，只能靠自己了。可所剩的幾架馬丁-139WC轟炸機(jī)、伏爾梯V-11輕轟炸機(jī)和諾斯洛普G2E輕轟炸機(jī)都在“國際飛行中隊”手上。讓他們?nèi)ィ客饧w行員搖頭，說執(zhí)行這項任務(wù)風(fēng)險太大，并提出了要10萬美金的天價酬金。蔣介石一聽立馬拒絕，倒不是湊不出那么多錢，主要是丟不起那人。聽說這事，刺激了蔣介石身邊的一個人，他站出，大聲說：“我去！”

他就是編在委員長侍從室的專機(jī)飛行員徐煥升上尉，自告奮勇地提出由他負(fù)責(zé)重新組建遠(yuǎn)征轟炸隊的具體事宜。徐煥升受領(lǐng)任務(wù)后，立即通知在漢口待命的預(yù)先選拔好的第十四中隊人員立即飛抵成都報到。1938年3月，中國空軍重新制定了《空軍對敵國內(nèi)地襲擊計劃》，選定日本佐世保軍港和八幡市為轟炸目標(biāo)。為了保證任務(wù)的順利完成，航委會又從飛行第八大隊第十九中隊調(diào)來以佟彥博副隊長為首的數(shù)名優(yōu)秀飛行員，與先前到達(dá)成都的飛行員會合，成立特別轟炸中隊。

特別轟炸中隊在徐煥升的率領(lǐng)下，對當(dāng)時中國空軍現(xiàn)有的各種轟炸機(jī)進(jìn)行了深入細(xì)致的考察，最后選定只能是馬丁-139WC轟炸機(jī)。可這些飛機(jī)在外國飛行員手里，怎么辦？陳納德就讓徐煥升出馬，與他們接觸。對方只知道徐煥升是給蔣介石開專機(jī)的，而這位長江口崇明島出生，江蘇醫(yī)學(xué)院肄業(yè)，后人黃埔軍校第四期、中央航空學(xué)校的“天子御駕”，平時又總是一襲長袍，文質(zhì)彬彬，讓人覺得他就不是一個軍人。所以他很快取得了這些老外的信任，拿到了馬丁-139WC轟炸機(jī)的資料。

而后，中國空軍拉了一次空襲警報，并通知老外飛行員們迅速離開飛機(jī)。等他們一離開，徐煥升馬上讓地勤人員把飛機(jī)的油料全部卸除。第二天，等老外們返回時發(fā)現(xiàn)，自己被禁止接近飛機(jī)，徐煥升宣布：馬丁-139WC轟炸機(jī)即日起全部由第十四中隊接管。老外們才如夢初醒，有惱的、有怒的、有狂呼的、有要大鬧一番的。徐煥升明白他一個人吵不過這么多人，只是看著他們，然后一轉(zhuǎn)身走了。

回去后，他給老外們寫了一封公開信：我所做的一切，都是奉命而行。作為我本人，其實(shí)對你們相當(dāng)敬佩，感謝你們曾幫助我國抗戰(zhàn)。關(guān)于今天的事，我希望你們不要輕易掏槍動粗，否則只會違背你們善良的美德。你們必須心平氣和下來，因?yàn)槟銈冊谶@里的任務(wù)已經(jīng)結(jié)束了。老外們讀完這封情真意切又義正詞嚴(yán)的信，知道他們沒有要價的資本了也只得作罷。這件很難擺平的事就這么搞定了。

特別轟炸中隊在成都鳳凰山基地開始了臨戰(zhàn)訓(xùn)練，并對馬丁機(jī)的性能進(jìn)行摸索和適應(yīng)。在訓(xùn)練過程中，徐煥升發(fā)現(xiàn)：馬丁-139WC雖然性能良好，威力巨大，但最大航程還是飛不到日本的中部。計劃返航途中在寧波基地加油，極可能遭到日本人的追擊。而且，僅靠眼下這兩架飛機(jī)投擲炸彈難以取得震懾效果。于是，特別轟炸中隊請示航委會，修改原定計劃，以兩架轟炸機(jī)攜帶傳單空襲日本，宣揚(yáng)我國抗戰(zhàn)意志，警告日本當(dāng)局，并且為了縮短航程，將目標(biāo)改為九州島的長崎、福岡和北九州島。把彈艙改造成油箱，加大油量就可以保證續(xù)航時間。國民黨政府同意了他們的建議。

徐煥升所以敢接這個“活兒”，是因?yàn)樗缭诘聡魧W(xué)時就接受過長途飛行訓(xùn)練，他明白這種長途飛行最重要的是要保持無線電通信，于是，他專門集中一批電子技術(shù)人員，設(shè)計出一套地空連鎖電臺網(wǎng)。經(jīng)過兩個月的準(zhǔn)備，終于在梅雨季節(jié)里等來了一個風(fēng)清的月夜。1938年5月19日15時23分，由1403號機(jī)組(徐煥升正駕駛、蘇光華副駕駛、劉榮光領(lǐng)航、吳積沖通信員)和1404號機(jī)組(佟彥博正駕駛、蔣紹禹副駕駛、雷天春領(lǐng)航、陳光斗通信員)，還有安錫九、陳衣凡駕中國空軍僅剩的最后1架He-111A轟炸機(jī)1902號擔(dān)任后勤支援運(yùn)輸。3架戰(zhàn)機(jī)從漢口王家墩機(jī)場起飛，兩個小時后降落在寧波櫟社機(jī)場，補(bǔ)充燃油。23時48分，其中兩架戰(zhàn)機(jī)出發(fā)去日本執(zhí)行任務(wù)。

攜帶有100萬份傳單的機(jī)隊自寧波出海后先轉(zhuǎn)向南，然后向日本九州島飛行。5月20日凌晨2時25分，飛機(jī)到達(dá)日本九州島上空，飛行員查證航圖，推定底下的城市就是長崎，于是飛機(jī)開始降低高度。機(jī)組的通信員陳光斗和吳積沖立刻將各自尾艙內(nèi)裝滿傳單的麻袋搬出，當(dāng)飛機(jī)高度降至3500米時，一份份傳單像白色的炸彈一樣從艙板下的方形射擊孔投出，紛紛揚(yáng)揚(yáng)地飄向日本的領(lǐng)土。而后，雙機(jī)編隊以長崎為起點(diǎn)，向北做大圓弧飛行，于凌晨3時45分到達(dá)福岡上空，在撒下傳單的同時投下了照明彈。4時32分，編隊飛越北九州島上空，將剩余傳單全部投放。之后，飛機(jī)掉頭向西南沿原路返回。5時23分，雙機(jī)飛到公海。日本人毫無防備，徐煥升遇到的最大險情，來自一包宣傳單。機(jī)組人員在搬運(yùn)的過程中，有一包滾到了駕駛艙里，正好卡在駕駛桿與艙板之間，馬丁轟炸機(jī)一個勁往下沖，幾近失控。徐煥升冷靜地迅速移開麻包，重又控制了飛機(jī)。

8時40分，1404號機(jī)經(jīng)寧波在江西玉山機(jī)場降落。9時24分，1403號機(jī)經(jīng)臨海在南昌著陸。9時30分，所有機(jī)隊人員接到通知前往漢口會合。11時 30分，兩架馬丁-139WC轟炸機(jī)在空中編隊后，降落在漢口王家墩機(jī)場。機(jī)場上歡迎的群眾人山人海，國民黨政府行政院院長孔祥熙、軍政部部長何應(yīng)欽等也到機(jī)場迎接。5月22日，周恩來、陳紹禹(王明)、吳玉章、羅炳輝等代表中共中央和八路軍辦事處親自到國民黨空軍司令部，對凱旋的飛行員進(jìn)行慰問，并贈送錦旗一面，上面寫著八個大字：“德威并用，智勇雙全。”周恩來還發(fā)表了講話，贊揚(yáng)他們的成績和英勇行為，并與徐煥升和佟彥博合影留念。中國空軍“轟炸”日本本土極大地鼓舞了全國人民的士氣。全國各大媒體紛紛對此進(jìn)行報道。著名的《抗戰(zhàn)》三日刊在5月23日第74期上刊出了鄒韜奮的《空軍遠(yuǎn)征日本與新的抗戰(zhàn)力量》文章，該刊著名評論家余仲華在同期的“戰(zhàn)局動向”欄目中也指出：傳單給日本一個警告，百萬張傳單可以變成百萬噸炸彈！《大公報》也于5月21日在頭版刊出《空軍夜襲日本》的社論。

英國《新聞記事報》社論稱：“中國空軍日前飛往日本散發(fā)傳單，喚醒日本人民推翻軍閥，此事意義重大，亦饒有趣味。”蘇聯(lián)《莫斯科新聞》也不吝贊美之詞：“中國空軍在抗戰(zhàn)中占重要地位，在未來無疑將充當(dāng)更為重要的角色。”其他世界主流媒體也認(rèn)為，中國空軍夜襲日本本土，徹底打破了“大日本神圣領(lǐng)空不可入襲”的妄言，狠狠地滅了日本帝國主義的囂張氣焰，極大地鼓舞了世界人民的反法西斯斗爭。中國飛行員的良好形象也得到了充分展示，尤其是指揮官徐煥升獲得了外國同行的“世界一流飛行員”的美譽(yù)。6年后，美國《生活》雜志刊登世界著名的12位飛行員的照片，徐煥升位列其中。照片上標(biāo)明：“徐煥升是先于美軍杜立德將軍轟炸日本本土的第一人。”