1944年8月，衡阳保卫战正在激烈的进行，第10军已经坚守孤城40多日，双方都打的天昏地暗，为了支援第10军坚持下去，中美空军持续主动出击，对日军后方的运输线进行了猛烈攻击。中美空军采取了小编队多批次的方式，对长江水道和湘江水道，以及日军的陆路交通，进行了猛烈的攻击。
8月3日，王光复指挥第3大队6架40战斗机，8时从恩施机场起飞，向东搜索目标，在宜昌、当阳、荆门附近的公路上并未找到值得攻击的目标，于是，南下沿着长江继续搜索，在附近的江面发现日军运输物资的四五条帆船，以及一艘汽艇，飞机立即俯冲下去将其全部扫射击沉。次日，第3大队再次出动P40飞机11架，在臧锡兰从恩施机场起飞，向东飞到汉川，然后沿着长江搜索目标，在金口到嘉鱼一带的江面上，发现了日军的运输船队，飞机立即俯冲下去攻击，一共摧毁大小木船24艘，还重创了2艘长约二十多米的火轮，途中还在嘉鱼上空发现日军一架双发运输机，臧锡兰一梭子下去将其击中起火，坠落于江边。
空军抗日英雄王光复
与此同时第5大队也频频出击，4日，第5大队，芷江机场起飞8架飞机，向东直扑湘江内的日军运输船。其中2架飞机湘潭西南河面附近发现两艘双层运输大船，即从4500英尺的高空俯冲投弹，炸弹精确命中两艘船只，在一片火光中，两船沉入江底。另外的机队在湘江内发现一艘30米的大船，带着几十条小木船，运输着物资向南前进，飞机俯冲投弹扫射，摧毁20多艘船只。
到8月7日，日军占领衡阳，坚守47天的孤城就此陷落。日军准备继续南下进攻广西，中国空军也持续出击。8日，第3大队继续在湖北的江面上搜寻目标，飞机低空侦察，在江边支流的小河里发现一艘40多米长的运输船和6条汽艇，都带着伪装网。飞行员杨永光对着船只扫射，子弹一打下去轮船立即起火爆炸，并且流淌的火焰很快也点燃了周围的6条汽艇，原来这是运输汽油的船队，黑色的烟雾在爆炸和火光中直冲高空，直到中国空军飞离了20分钟，还能看到河边燃起的黑烟。
12日，杨永光第3大队的12架P40战机再次出击，飞机于6时从恩施起飞后，于7点半在嘉鱼的江边上发现日军运输船9艘，其中4架飞机下去攻击，将其中3艘击沉，剩下6艘也伤痕累累。同时日军20架零式战斗机前来支援，双方爆发了激烈的空战，空战进行了18分钟，日军战机被击落3架，击伤3架。之后4天，杨永光又带领第3大队的8架P40战斗机，在金口至岳阳的江面上，击毁日军船只7艘，击伤6艘。之后日军再也不敢光明正大的通过水路运输物资，只是偶尔趁着黑夜用小船偷偷运几下，而同时，日本的陆上交通线也是中美空军重点打击的目标。
在早8月3日，中美空军就持续打击日军陆上目标，臧锡兰指挥第3大队4架P40战机，搜索孝感、应城附近的目标，袭击了孝感河西的一座营房，并且袭击了应城机场的指挥塔，还在附近公路上击毁一辆日军运兵卡车，车上20多名日军士兵全部被击毙。13日，第5大队也对新市发起攻击，上午将该地区的公路桥炸毁，这导致向南运输物资的日军车队不得不停下等待桥梁修复，然而这正是中美空军希望的。当天下午，第5大队的8架战机就又光临新市上空，正好此时有20多辆日军汽车正在河边等待桥梁修复，中美空军立即分成2组，轮流下去扫射，被击中的汽车立即连环爆炸，日军士兵也四散奔逃。
27日，第5大队13架P40战机又对湘潭发动袭击，从湘潭到长沙的公路上发现一只有百余辆车的车队，车队运载着汽油和各类武器物资，以及拖着大炮，中美空军从5000英尺的高度俯冲轰炸，炸毁日军车辆30多辆，又袭击了湘潭机场，摧毁2架停放在地面上的零式战斗机。同时，中美空军不停地轰炸日军地面部队，其中13师团和58师团遭到的袭击最多，损失也最大，导致他们只能在夜间偷偷行军，延缓了继续南进的脚步。
进入9月后，在衡阳损失惨重的日军11军逐渐恢复过来，并继续向南进攻广西，中美空军也加大了打击力度。9月12日，第5大队的8架P40在队长项世瑞指挥下，从芷江起飞前去搜索目标，飞到湘潭上空的时候，与12架日机遭遇，中美空军分成两队，其中一队拖住日机，击落4架，另一队继续前进，轰炸衡山附近公路上行军的日军，并空袭了衡山的日军营房，过程中，一位美军飞行员的飞机被击中，飞行员在迫降中失踪。16日，5大队出动16架P40战机攻击长沙机场，摧毁了十多栋建筑，同时与12架零战遭遇，空战后击落6架，击伤5架，中美空军被击落1架，伤3架。
19日，项世瑞再次指挥第5大队16架战机从芷江出发，袭击长沙公路上的日军车队，并且对路边日军的营帐进行攻击，总共摧毁卡车和炮车14辆，炸伤30辆，击毙日军士兵60多名，同时在空中遭遇日军2架零战，其中一架被飞行员卢雨标击落，另一架被击伤后逃走。21日再次指挥15架飞机空袭新市、宁乡，对宁乡的日军仓库进行投弹，烧毁仓库4座，还摧毁了日军的高射炮阵地，日机零战10架前来攻击，被中美空军击落6架，中美空军损失1架。
这段时间，中美空军频频主动出击，给予湖南湖北的日军水路交通线沉重打击，极大地延缓了日军南下的脚步，在豫湘桂战役陆军一溃千里时，空军的精彩表现也算是挣回了点面子。
