到1937年底，中国空军随着战争的失利，战机也损失了大半，残损和不能参加战斗的飞机也调离第一线转到大后方。中国空军在极度困难的条件下，决定远征日本本土，散发传单，实施宣传、示威性的“人道主义”空袭。接受这一重要任务的是中国空军第14中队中队长徐焕升和第19中队副中队长佟彦博，两架轰炸机上另各有飞行员3名。
1938年5月19日23时48分，两架装满各种宣传传单的飞机起飞，5月20日凌晨2时25分，以3500米高度飞临日本长崎上空，撒下了第一批传单。3时45分，双机编队到达福冈上空，在撒下传单的同时投下了照明弹。4时32分，编队飞越九州上空，第三次撒下传单。飞机在日本长崎、福冈、久留米、左贺及九州各城市总共投下传单100多万张。之后，飞机掉头向西沿原路返航。5时23分，双机编队完成任务后顺利飞到公海。8时48分，佟彦博在玉山机场降落，徐焕升9时24分在南昌降落。两架飞机在机场加油后再次起飞，于11时13分在武汉上空会合后，安全降落汉口机场。至此，第一次远征袭击日本本土胜利完成。
5月20日清晨，从睡梦中醒来的日本长崎、福冈等城市的居民发现，一夜之间，街道上、屋顶上到处是传单。传单内容计5份，分别为：中华民国中日人民反侵略大同盟告“日本人民”，中华民国外交协会告“日本政党人士”，中华民国农民协会告“日本农民大众”，
中华民国总商会告“日本商工业者”，中华民国总工会告“日本的劳动者诸君”。其中一份传单上写着：“亲爱的日本人民诸君，贵国法西斯军阀不断榨取贵国民众膏血，驱使劳苦民众与中国兄弟互相残杀，现在已经到了反抗暴举的时期。我们中日两国人民，紧握着手，打倒共同的敌人、暴戾的日本法西斯!”另一份传单上则写着：“尔国侵略中国，罪恶深重。尔再不训，则百万传单，将一变为千吨炸弹，尔再戒之”。
这是日本有史以来第一次被外国飞机袭击。
这次被称为“纸片轰炸”和“人道远征”的空袭，在国内外引起巨大反响。5月22日，周恩来等代表中共中央和八路军办事处亲自到空军司令部，对凯旋的空军人员进行慰问，并敬献锦旗两面，上面各写着“德威并用，智勇双全”和“气吞三岛，威震九洲”八个大字。周恩来还发表了讲话，并与徐焕升和佟彦博合影留念。苏联《莫斯科新闻》称：中国空军“创造出许多光荣的战绩，并完成远征日本的艰巨任务。中国空军在抗战中占重要地位，无疑在将来要充当更重要的角色。”英国《新闻记事报》社论称：“中国空军日前飞往日本散发传单，唤醒日本人民推翻军阀，此事意义极为重大，亦饶有趣味。”美国《华盛顿邮报》称赞中国为人道远征，“中国空军报复日机之轰炸为散布传单，与日本之文明相较，实令日本置身无地。”6年后，美国著名的《生活》杂志评选刊登了二战中闻名全世界的12名飞行员的照片，其中就有中国飞行员徐焕升，照片文字说明中称徐焕升是“先于美军杜立特少将轰炸日本本土的第一人”。
抗日战争战争中，年轻的中国空军面对飞机数量和质量都占有优势的敌寇，毫不畏惧，奋勇抗敌，谱写了一曲曲气吞山河、悲壮激昂的乐章。自1932年一二八事件始，至1945年8月14日止，中国空军共出动飞机1128批，8847多架次，击落敌机529架，击伤敌机110架，炸毁敌机227架。同时，中国空军空战中一共牺牲空勤人员661名。空军英烈不畏强敌，前赴后继，死事惨烈，足以为后人铭记。