然而，等待他们的，却是0门大口径高射炮的第三轮炮击。而随着日机的高度迅速降低，加起来数目不少于二百的小口径高射机关炮与高射机枪也先后开火，日机残骸和碎片就如同天女散花一样落下

当飞行团的副团长也很快毙命后，心胆俱寒的日军飞行员们纷纷摇动操纵杆拉起座机并尽量散开以规避猛烈的防空火力，结果又给了大口径高射炮群再次痛击的机会。此时只剩不足半数的日机却不自觉地分成了两股，飞机受创较重或者飞行员性子偏激的大都选择不管下面的防空炮火，重新扑向它们一开始的目标——洛阳机场，抱定了“能造成一点损害是一点损害”的想法；而飞机受创较轻而且飞行员性格也较冷静的则纷纷驾机逃归，不作无意义的牺牲是一方面，回去将敌人的几种新战术上报军部是另一方面。至于那六架苏援航空队的战斗机，心慌意乱的日军飞行员已经没有心思继续追击了

但是年轻气盛的波克雷什金在与地面沟通过以免遭到防空火力误伤之后，竟然毫不畏惧地杀了个回马枪，登时就缠住了多架日机，而这时接到地面通知的苏援航空队也适时地杀了回来，重点放在拦截那些扑向机场的敌机身上，驾驶那些飞机的鬼子虽然存了必死的决心，但当他们之中少数几个幸运儿连续突破几重阻截总算是冲到机场不远处的时候，却发现之前一度导致他们分兵而吃了大亏的那架九五式双翼战斗机已经在前方等着它们了

原来。飞行一师引走鬼子一个战斗机战队后，在途中又依靠着九五式双翼战斗机在实用升限与爬升率这两方面的优势，再次运用新战术打掉了数架敌机，但它们储备的炮弹也基本消耗殆尽，便干脆全体升到一万米以上的高空以策安全，结果鬼子发现自己根本攻击不到他们之后不再傻追，而一师官兵摆脱敌机追击后却立即飞回洛阳机场补充弹药。由于这些飞机油料其实没用多少。需要补给的只是每架飞机24发7mm航炮炮弹而已，所以根本没花多少时间，也因此意外地得以及时重返战场。而残存的日军战机却不得不绝望地面对远比它们多得多的敌人

接下来的战斗完全是一边倒，占据了绝对优势的两个飞行师如摧枯拉朽一般将意图破坏机场的日机全数击落，并随即对那些逃逸了的展开追击。可惜由于中岛九七式战斗机速度太快，那十几架受创较轻的敌机最终还是逃了回去。但即便如此，此役中苏两国的飞行员与十五军防空旅携手合作，一口气击落日机架（另有2架日机虽然飞离了边区，却因为受创太重在飞到日占区机场之前坠毁，因此实际战果为40架。），绝对是抗战开始后中国空军前所未有的大胜。但是初次出战的苏援航空队却也因此蒙受了巨大的损失，战后统计显示，苏援航空队一共被击落和重创（无法修复）24架战斗机，另有三十多架飞机的机身不同程度受损。其中十几架需要大修后才能再次飞上蓝天，而牺牲和致残的苏联飞行员也多达人，对于总共只有50架飞机和00名飞行员与机组人员的苏援航空队来说，损失不可谓不大。