奉系军阀的东北空军，是张氏父子倾注心血、苦心营建的。1923年9月，张学良任东三省航空处总办。东北空军经过张学良的整顿和训练，无论是技术、战术、还是装备、配置都有了显著的提高，因此，在东北空军鼎盛时期，已拥有100多名飞行员、近300架飞机。这些技术过硬的飞行员，能够适应多种作战方式，这在当时全国各军阀中是独一无二的。但这样一支实力雄厚的空军，竟在“九一八事变”中不战而溃……

1931年9月19日清晨，沈阳东塔飞机场突然遭到日军飞机长达一个多小时的狂轰滥炸。这个张学良用来作为高级飞机训练基地的东塔飞机场，却没有一点动静。原来在3天前也就是9月15日，面对日军的种种侵略迹象，当时唯一留守在奉天的东北空军长官陈海华给远在北平的张学良打去了请示电话，得到的却是张学良“命令全体空军官兵不得擅自行动”的命令。

9月18日晚，东北军参谋长荣臻也传达了命令：“日军闹事，不准抵抗，如有不听命令滋事的，军法处置。”飞行员获知后，都非常不解地撤离了飞机场。尽管那里的飞机武器装备齐全，升空就可以作战，但日军却兵不血刃就占领了机场。

日军的占领让东北空军损失惨重：不仅损失飞机100多架，就连刚刚从捷克成套购买的尚未安装的机件也落入了日本人的手中。随着东三省的沦陷，东北空军260架飞机全部被日军缴获，为此张学良痛心疾首。东北沦陷后，张学良在无奈之下，命令张焕相在北平组织司令部，收容那些东北的空军人员，以原待遇发放俸禄，为以后重整旗鼓做准备。

1933年，热河失守，张学良赴欧洲考察。在国民党政府的觊觎下，东北空军被逐步分化。当时任军委会北平分会的委员长何应钦命令东北空军并入中央航空军，而这些曾经梦想打回老家去的飞行员们，有的改任教官，有的改为地勤。就这样，张氏父子苦心经营、曾经辉煌的东北空军还没来得及发挥它的作用，就无声无息地消失了。