一月十八日，汉口北日军攻占。二十日，汉阳和武昌也落入日军之手，武汉终于沦陷。
在对四战区诱降无果之后，日军很快就开始了实质上的军事行动。
这次日军准备对广东进行的登陆战、以及四战区的防御准备，在战役上均已无秘密可言。唯一可变的就是投入兵力的大小和具体战术手段的运用。
一月二十二日，日本海军“赤城号”、“苍龙号”航空母舰再次驶离本土母港进行海上“训练”；
一月二十三日，“龙骧号”航空母舰由吴淞口外海南下；
同日，华北、华东、台湾和日本本土近两百艘舰船满载日军开始起航；
一月二十四日上午，美国太平洋舰队侦察机在巴士海峡发现了“赤城号”和“苍龙号”航母舰队。
这一情报随即被通报给了四战区情报处。
华南空军及防空部队立刻进入了紧急戒备，四战区同时发出了暂停广州商用航线飞行的通告。
以史迪威为组长的美国军事观察组抵达广州，其中大部分是美国和海军的航空专业人员。
正与美国商谈战斗机购买协议的法国，也由湛江军事基地派了人来
另外，三十余艘美英法军舰以保护商船安全为由，严密封锁住了珠江口海域。
二十六日上午，近二百架日军舰载机和三十余架由台湾起飞的陆基攻击机，对广州、韶关、清远等机场及重要军事目标发起了空前规模的空袭。
华南空军出动了一百余架战斗机进行迎击，其中也包括了陈纳德率领的美国航空志愿队的二十四架P-40战斗机。
四战区地面防空部队的数百门高射炮和数百挺高射机枪也投入了战斗。
同时，广州和韶关上空还升起了大量的防空气球。
这场中日交战史上最为激烈的空战一直持续了五个多小时，双方的飞机多次返回补充油料和弹药后再起飞。
许多从防空洞里陆续跑出来的广州市民仰天观战，为空军健儿和防空官兵加油助威，叹息声和欢呼声此起彼伏。
而广东广播电台和四战区竟别出心裁的开通了空战实况转播，由何欣怡和一名空军军官根据亲眼目击和各处报来的情况进行现场解说。
各地广播电台得到消息之后也改变了原来的播音计划，纷纷进行即时转播，更使得这场空战的每一情节变化都牵动了后方无数中国人的心。
而何其轩和张相茵，听到了收音机里女儿激动的喊叫声和清晰的开炮声，不由吓得脸色煞白、冷汗淋淋。
空战和地面对空作战的结果于下午四点整式公布：
华南空军及地面防空部队共击落日机六十五架，击伤二十七架，击毙俘获日军飞行员八十五人。
华南空军损失战斗机二十九架，牺牲飞行员七名名、重伤四名；地面防空部队牺牲一百一十三人，受伤一百四十四人，有四个机场和二十余处军事设施受到了不同程度的损坏。
另有二百七十余名平民在空袭中丧生。
这次由于广东、韶关上空释放了数百个防空气球，同时日军迫于多方考虑，也不敢再对城市里的民用目标进行贸然攻击，所以城市受到的破坏很轻微，最严重的一处是因一架日军攻击机坠地爆炸，造成了广州市的数十栋民房被毁、七十余人伤亡。
尽管自身的伤亡也很严重，但四战区在飞机数量远低于日军的情况下仍取得了空中的压倒性胜利，还是让全国民众感到了欢欣鼓舞。
美国航空志愿队驾驶的新式战斗机在这次空中中大展风头，以被击落击伤各一架的代价，在广州上空取得了击落日机十五架、击伤六架的斐然战绩。
那名跳伞的美国飞行员安然无恙的降落在了广州北郊，很快就被保安部队用汽车送到了空军司令部。
美国军事观察组带来的军事摄影人员拍摄了大量P-40空战的胶片，之后又向对飞机赞不绝口的美国志愿队飞行员详细了解了飞机在空战中的各项性能，初步做出了安装有1275马力发动机、四挺机翼机枪、两挺机头机枪、以及飞行员装甲的P-40战斗机，在主要性能指标全面胜过日军九六式舰载战斗机的结论。
谢昌云也在其后向美国寇蒂斯公司提出了在十六个月以内，再订购三百六十架P-40战斗机的巨大订单，创造了美国军用飞机单笔销售合同的记录。
而寇蒂斯公司接到这笔订单之后，则是既高兴、又心痛。
P-40战斗机的很多性能，是在P-36的基础上根据谢昌云提出的概念或要求改进的，而且第一笔就订购了五十架。先前双方就已经谈好如果飞机定型之后仍然使用这些改进方案，寇蒂斯公司就要像谢昌云支付一定的使用费。
要只是支付这些费用，肯定是公司还不至于再以，关键的是谢昌云当时还提出了在两年内的订购数量达一百架、一百五十架、三百架、五百架的不同购买价格，而且是前后综合算价，以前多付的货款可用来冲抵后续货款。
当时美国几个主要飞机制造公司为获得军方订单竞争激烈，寇蒂斯公司为能在获得军方订单之前就得到了海外合同、加强了他们的竞争能力而高兴不已，而且那时日本还没有发动全面侵华战争，所以寇蒂斯公司原设想一个贫穷国家的一个省，能有两百架的订货合同就打破天了，根本没有对超过三百架以上的合同价格做过多的计较，很痛快的就与谢昌云签订了协议。
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