新兵营返回延安不久，新疆泛起了一股疏远苏联、冷淡中共的逆流。中共人员的活动不断受阻挠，航空队的飞行也越来越少。1940年夏天，盛世才借口镇压塔城、喀什的所谓叛乱，把三中队的几架好飞机都调往外地，迫使中共学员停止了飞行训练。
夏天过去了，秋天也过去了。航空队第一、二中队飞机频繁出动训练，唯独第三中队的复飞如石沉大海，杳无音信。中共学员整天埋头学理论，心情一天比一天焦急。
每逢星期天，大家见到陈潭秋的第一句话就是：“有复飞消息吗？我们坐不住了！”
陈潭秋总回答说：“还没有商量通，再等一等。”
报纸上不断传来日本帝国主义的飞机疯狂轰炸我大后方的消息，盛世才疏远中共的活动，也与日俱增。大家终于按捺不住了，纷纷找党支部要求：“不让飞，我们就回延安去，到前线打日本鬼子去！”党支部向陈潭秋反映了大家强烈的求战情绪。陈潭秋表示同情，同意发电报向党中央反映航空队要回延安参战的请求。
电报发出了，久久没有回音。大家又以航空队全体党员的名义，起草了一封长长的请战书，请陈潭秋转送中共中央。请战书首先汇报航空队受党的委托，经过两年多的学习，已基本掌握两种机型的驾驶和维护技术；接着，向中共中央反映盛世才对中共学员的冷淡情况，再等下去也难于学到更多的技术。大家向中共中央请求：
一、有可能，让我们全体回延安，力争苏联援助我党飞机，组建我八路军航空队，从空中打击日本侵略者；
二、暂时无条件组建我军航空队，请求批准我们回延安参加地面部队，到抗日前线去作战；
三、党中央认为现在不适宜回延安，最好与苏联联系，让我们到苏联空军去参加反法西斯战斗，或者商请苏联再给新疆提供一部分航空器材，以便使我们恢复飞行。
请战书送往延安后，约莫过了一个多月，陈潭秋在一个星期天对大家说，党中央给航空队的同志回电了。电文只有八个字：“严守纪律，安心学习。”
党支部立即组织传达、讨论。大家认为，虽然思想上没有完全想通，但中共中央的指示应无条件地坚决执行。从此以后，大家的头脑比较冷静了，克服了急于求战的情绪，又开始埋头钻研航空理论。
这段时间，盛世才航空队的军官也不管他们，所有时间都可自行安排。陈潭秋指示大家：可以利用这个时间，认真组织自学，为将来革命斗争的需要，积累各方面的知识。
他们三天两头跑书店，用积攒的津贴，集体购买了各种新书，开设了马列主义理论、政治、军事、历史、地理、语文、代数、几何、物理、化学、俄语等十多门自修课程。各人按兴趣选学几门。大家起早贪黑，沉浸在知识的海洋里，暂时忘却了外界带来的烦恼。
1941年初，苏联援助了盛世才六架依-15战斗机和两架依-16战斗机，以及其他一批军事装备。盛世才对苏联及中共的态度有所缓和。在陈潭秋的积极交涉和苏联顾问的大力协助下，他们终于在停飞八个月后，又重新恢复了飞行训练。
依-15是双翼战斗机，单人驾驶，不能收起落架，装1台750匹马力的发动机，最大时速370公里，可爬高到5000米；火力较强，装2至4挺七六二毫米的机枪，可挂4枚50公斤炸弹或6枚火箭。
依-16是当时苏制第一代比较先进的单翼能收起落架的战斗机。飞机最大时速525公里，航程800公里，升限约5500米，装2挺七六二毫米的机枪和2门20毫米机关炮，还能挂6枚火箭。在抗日战争期间，苏联援助中国的这种飞机，对日本的零式战斗机作战，获得了出色的战绩。
对航空一窍不通的盛世才，不明白这两种飞机的战斗性能，听凭苏联顾问主持改装训练。陈潭秋和苏联领事馆商量后，苏联顾问名义上按统一条件，实际上按内定人员“挑选了”十人首批改装。其中有吕黎平、方子翼、方槐、陈熙、方华、袁彬、刘中惠、夏伯勋、杨光瑶九名共产党员和姚维滔。他们开始在欧亚机场和地窝堡机场改装，后来移到了迪化西北约60公里的高家户野外机场改装。
驾驶这种崭新的战斗机，大家太激动太高兴了。在苏联顾问带教下，顺利放了单飞。接着，连续组织大强度、大场次飞行，在较短时间内，九名共产党员完成了高级特技，单、双机对抗空战，打地靶和低空轰炸等重要战斗课目训练。尤其是轰炸、射击训练取得了好成绩。九名同志在400米、1000米高度的轰炸中，弹着点在靶圈中心点的10米内外，最远也没超过30米。方华在地靶射击时，所有子弹、炮弹几乎全部命中靶心。苏联顾问检查靶标时，看到靶心密密麻麻的弹孔，跷起大拇指一个劲地说：“XOPOШO！XOPOШO！”
高家户是新建的草地机场，附近住着十几户湖南籍人，叫做“湖南营”。相传清朝陕甘总督左宗棠督办新疆，收复被沙俄和英帝侵占的新疆失地后，留下部分湖南兵在这里开荒种水稻，后来湖南兵就在这里成家立业居留下来。
大家住在帐篷里，起居很不方便。夏天的蚊子非常多，一挥手能抓好几只。机场周围人烟少，伙食很难办好，加上飞行繁忙，大家渐渐消瘦了。
陈潭秋了解后，就从苏联领事馆借来了几支小口径步枪，让他们自己打猎改善伙食。这可给大家解决了大问题。因为机场附近有一大片芦苇荡，里面水泡子星罗棋布，成群的野鸭飞进飞出，戏水觅食，还有狍子、野猪等许多野生动物。小口径步枪50米以内打得很准，他们就经常利用业余时间去打猎。方华、张毅最积极了，枪法也好，每次出去都能如愿以偿，肩扛手拎地带回来一大堆猎物，可供大家连续几天饱餐，保证了改装训练顺利进行。
他们在航空队学习的四年中，发生了三起严重飞行事故。第一起是1941年夏天，在妖魅山上空双机相撞，其中长机机毁人亡，僚机迫降成功；第二起是1941年冬天，盛世才的中队长王应其少校，驾机到迪化以东的巴里坤执行任务时，机毁人亡；第三起是1942年夏天，中共飞行员汪德祥，在高家户机场飞特技时，进入螺旋，没有改出来，失控坠地，不幸殉职。
妖魅山事故那天，二、三中队混合飞行。中共飞行员胡子昆与盛世才的飞行员张实中各带一名领航员，在机场上空飞双机编队盘旋课目。起飞不久，大家发现离机场不远的妖魅山上，突然升起了滚滚浓烟，空中两架飞机不见了。
苏联总教官利佐古布马上将在场的飞行员集合起来，指着冒烟的方向问：“那边飞机坠地燃烧了，谁敢驾机去低空观察事故情况？”
有天职在，就有听从召唤的；有死神在，就有敢去赴约的。在场的中共飞行员立即举起手，高喊：“我去，我去！”盛世才的飞行员望着燃烧的烟柱，脸色煞白，腿打哆嗦，你看我，我看他，无一人敢报名前往。
总教官对盛世才的飞行员投去不屑的目光，指定吕黎平去。
吕黎平驾依-15起飞，几分钟就飞到了妖魅山上空。他在低空盘旋中，见半山腰有一架飞机残骸在燃烧，再次降低高度沿西河坝寻找，终于发现另一架飞机趴在河滩上，机体还完整，有两个黑影在飞机旁边蠕动。他马上飞回机场，向总教官报告了现场情况。
汽车出动去现场抢救，拉着受轻伤的胡子昆和同机的领航员回来了。原来，胡子昆是僚机，在缩小编队间隔时，长机往僚机靠近，而僚机比长机高，由于操作不当将长机撞了下去，自己也歪歪扭扭地迫降到河滩上。总教官和航空队大队长问清事故原因后，将胡子昆训了一顿。
“还敢不敢飞？”总教官又问胡子昆。
“敢！”胡子昆响亮地回答。
第二天又安排胡子昆飞行了。