1958年7月，空军司令刘亚楼上将计划视察空三军，为避免事先准备，他携夫人抵达大连，以休假名义邀军长刘懋功少将同行。 刘懋功离休后，回顾五十年革命生涯，感念刘志丹、韩先楚、彭德怀和刘亚楼对其军事生涯的重要影响。尤其是刘亚楼，促使他转入空军，尽管最初有所抵触，但在南京军事学院学习期间，刘亚楼的指导使他逐步适应，并掌握空战指挥要领。1957年8月，他毕业后赴大连，出任空三军军长。 空三军源自1952年四平改编的陆军第四十九军，1953年投入朝鲜战场，1955年迁至大连接替苏联防务，成为战略防御重镇。刘懋功上任后，迅速展开调查研究，深入了解部队情况，并着手提升战斗力，仅半年内，每个师均训练出至少一个能在复杂气象条件下昼夜作战的团，使空三军战力在全军中脱颖而出。 1958年夏，刘亚楼在大连休假期间，暗中安排空军政治部副主任王静敏检查空三军战备、作风及正规化建设，结果极为满意。他随后向刘懋功揭示“度假”背后的真实意图，并对其工作给予高度认可。 1958年8月，刘懋功被调往福建前线，应对蒋介石集团在东南沿海的军事威胁。他率指挥班子进驻福州，指挥北线战区空战，争夺制空权。1959年，为应对美蒋侦察机侦察挑衅，他被任命为辽南空防作战总指挥，指挥高炮师、探照灯团及雷达团。经过严密部署，1961年11月，高炮部队成功击落敌P—2V电子侦察机，造成敌军12人死亡，国防部对此战予以表彰。此时，刘懋功已调任西南空军，负责部队重建。 1960年，美军干涉越南，蒋介石集团企图趁机反攻大陆，空军决定在昆明设立指挥所应对威胁。刘懋功从青岛紧急调往昆明，出任指挥所主任，立即着手机场建设，勘察多地，最终确定蒙自、砚山等地为机场选址。 1964年北部湾事件后，美军加大对中国侦察力度。昆明军区空军在刘懋功指挥下，研究拦截策略，1965年首次成功击落敌方无人侦察机。至此，空军共击落20架无人侦察机，其中昆明军区贡献卓著。 美军对自身侦察能力自信满满，但中国空军的战术创新与飞行员的高超技艺彻底打破了其侥幸心理。刘懋功的战术经验在后续空军发展中发挥重要作用，直至2009年在北京逝世，享年93岁。
