1921年秋，也就是“九一八”事变爆发的10年前，张学良受其父张作霖之命，前往东瀛参观日本空军。当张学良亲眼看到日本空军那先进的技术、精良的装备、高超的训练后，暗自痛下决心一定要建起自己的东北空军。回国后，张学良向张作霖如实报告了赴日参观空军的情况。

其实，张作霖早已经认识到，要巩固东北非建立强大的空军不可。早在此前的1920年7月，张作霖就设立了东三省航空处，并拨出巨款在奉天东塔农业试验场修建了飞机场。据史料记载，此时的奉系已拥有4架大威梅双翼360马力旅客运输机，4架小威海单翼360马力侦查教练机，均为张作霖在直皖战争中从皖系军阀段祺瑞手中缴获来。

1923年9月，张学良担任东三省航空处总办。他一上任，就把东北航空处整编为五个大队:飞虎队、飞鹏队、飞鹰队、飞豹队，张学良兼任“飞鹏”队队长，为了把这个航空处办得更好，张学良不仅从日本、俄国高薪聘请外国教官，到奉天航空学校开展起航空飞行技术业务培训，积极充实东北航空的技术力量。同时，他还把一批优秀的青年送到国外深造学习飞行驾驶技术。

到1925年7月，由张学良领导的东北三省航空处已拥有各种飞机50多架，仅飞行员就达到100多人。随后，张学良先后从意大利、德国、英国、日本等国购进侦察机9架、水上飞机8架、轰炸机9架、战斗机5架、教练机8架，基本上组建起了东北空军。

张学良不仅舍得花费巨资培养飞行员，而且还自己带头学习航空飞行技术，专门请来专家辅导他学习飞行理论和实际操练。据说，张学良本人能够熟练地驾驶飞机在营口与丹东之间飞来飞去，甚至还能够自己驾驶飞机到南京去开会。

在1929年中东路事件中，张学良的奉系东北空军损失惨重。事后，张学良花费巨资又从法国进口了一批新式飞机，并进口了一批飞机散件，自行仿造组装了一批战斗机。据记载，东北军自己组装的战斗机被称为辽F1式，为双翼型，它吸收了德国和法国战斗机的优点，当时算是比较先进的战斗机型。此外，还有辽FH1式、作为轰炸机可载4枚100公斤的航空炸弹，是一种航程比较远的轰炸机，大大提高了奉系军阀的军事地位。

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