В мае 1939 года произошел Номонганский инцидент, известный также под названием боев на Халхин-Голе. Причиной конфликта стала плохо определенная граница между Внешней Монголией и Манчжурией. Небольшая перестрелка быстро превратилась в полномасштабную, хотя и необъявленную, войну. 10 мая 1939 года племя монгольских кочевников пересекло реку Халхин-Гол, чтобы перебраться на новые пастбища.
Но кочевников остановила и выпроводила обратно маньчжурская пограничная охрана. На следующий день монгольская кавалерия атаковала маньчжурские блокпосты, а спустя еще 24 часа в дело вступили танки. Подобная провокация привела в бешенство командование Квантунской армии, и японцы двинули в Номонганскую равнину пехоту и авиацию. В ответ на подобные действия японцев Советский Союз в соответствии с советско-монгольским пактом о взаимопомощи, заключенным в 1936 году, перебросил к месту конфликта части 1-й Армии, дислоцированные прежде в районе Тамсак-Булак в 90 км к юго-западу от Халхин-Гола. Советскую пехоту поддерживали два истребительных полка, оснащенных самолетами И-15 и И-16, а также части бомбардировочной и разведывательной авиации.
Первая кровь пролилась в небе над Халхин- Голом 20 мая, когда три “Нейта” из 24-го Сентая (командир – подполковник Кодзиро Мацумура) перехватили пару И-16, сопровождавших разведчик – биплан Р-3. В завязавшемся бою Р-3 был сбит, а оба И-16 ушли на север. Спустя три дня, несколько Ки-27 вступили в поединок с шестью И-16. после которого заявили три воздушные победы.
С каждым разом в воздушных сражениях с обоих сторон участвовало все больше и больше самолетов. Японцы сконцентрировали в приграничной полосе пять истребительных полков – вес были оснащены Ки-27. Советские ветераны, которые уже не раз вступали в бой с японской морской авиацией, сражаясь в рядах китайских ВВС, теперь снова оказались лицом к лицу с японскими пилотами, на этот раз из армейской авиации.
26 мая впервые вступили в бой самолеты 11-го Сентая – девять Ки-27 завязали бой с группой И-16, сбив при этом, по данным японской стороны девять поликарповских истребителей. Спустя два дня более чем 60 советских истребителей вылетели, чтобы нанести ответный удар, однако 18 Ки-27 из 11 -го Сентая потеряв одну машину одержали невероятное число побед – 42. В действительности советская сторона потеряла всего десять машин – завышение результатов в несколько раз стало обычным делом для японских летчиков-истребителей.
22 июня более 100 советских истребителей пересекли Халхин-Гол и углубились на территорию Манчжурии. 11-й Сентай опять смог выслать только 18 машин. Японцы заявили 47 воздушных побед, русские – 31, в действительности потери японской стороны составили 5 машин, а с советской -11!
Пока части Красной Армии вели бои с японцами на земле, над головами воюющих сторон разыгрывались грандиозные воздушные баталии. Японские и советские летчики постоянно проявляли мужество. Часто случалось, что пилоты приземлялись на равнине, чтобы подобрать своих сбитых товарищей. Например 26 мая командир 70-го ИАП майор В.М. Забалуев был сбит над территорией Манчжурии и выпрыгнул из горящего самолета с парашютом. Его ведомый – майор Сергей Грицевец – сумел приземлиться и под носом у японских пехотинцев, не обращая внимания на плотный винтовочно-пулеметный огонь, взлетел, взяв на борт своего командира.
Поскольку события на земле разворачивались не в пользу японской стороны, командование Квантунской армии приняло решение нанести несколько ударов по целям, расположенным глубоко на территории противника. 27 июня 104 самолета из 2-го Хикодана нанесли бомбовый удар по монгольской базе в Тамсак- Булак. Пока японские бомбовозы бомбили аэродром, в небо поднялось несколько десятков советских истребителей. В течение 30 минут в небе над Тамсак-Булаком шло сражение, в котором с обоих сторон участвовало более 150 самолетов. Отбомбившись, японцы вернулись на базу, потеряв два истребителя и три бомбардировщика. Однако только один бомбардировщик совершил вынужденную посадку на территории Монголии, а другой бомбардировщик, приземлившись поблизости, подобрал экипаж!
На протяжении июля напряженность в небе не уменьшилась, а наоборот возросла. Однако советские И-153 явно уступали японским Ки-27, поэтому несли потери. Советскому командованию становилось ясно, что эра бипланов окончательно ушла в прошлое. Тогда русские изменили тактику и начали проводить рейды группами И-16, причем пилоты получили указание не вступать в бой с Ки-27. Кроме того, в части начали поступать новые модификации И-16 (Тип 12 и 17), вооруженные 20-мм пушками ШВАК и оборудованные бронеспинкой кресла пилота.
В августе 1939 года японцы с удивлением обнаружили, что им удается сбивать все меньше и меньше советских самолетов, в то время как собственные потери неуклонно росли. Японское командование быстро определило, что причиной этого стала новая тактика советских пилотов. Кроме того, японские пилоты, совершавшие в день до четырех боевых вылетов и более были на грани полного физического истощения. Сухопутные войска японцев также были изрядно потрепаны в непрерывных боях. Поэтому стремясь спасти все, что еще было можно, Япония предложила Советскому Союзу заключить перемирие. Сталин, который в это время был больше озабочен проблемой оккупации Польши, охотно принял предложение японской стороны. Однако пока политики вели переговоры, летчики продолжали сражаться. Последнее крупное сражение имело место 15 сентября 1939 года. С японской стороны в нем участвовали самолеты из 1-го, 11- го, 24-го, 59-го и 64-го Сентаев. На следующий день перемирие было подписано и обе стороны прекратили огонь.
Как русские, так и японцы старались приумножить свои победы и приуменьшить свои потери. Например, советская сторона полагала, что уничтожила 650 японских самолетов (в действительности Япония потеряла 162 машины), а японцы утверждали, что им удалось сбить 1162 самолета противника в воздухе и еще 98 уничтожить на земле (действительные потери Советского Союза – 207 самолетов). Лучший японский ас – фельдфебель Хиромичи Синохара – заявил 58 воздушных побед, в то время как лучший советский летчик – майор Сергей Иванович Г’рицевец из 70-го ИАП записал на свой боевой счет более 40 японских самолетов.
Номонганский вооруженный конфликт стал генеральной репетицией 2-й Мировой войны, японские пилоты армейской авиации смогли на собственном опыте узнать свои сильные и слабые стороны. Опыт боев показал, что для успешной борьбы с противником, избегающим открытого боя, следует иметь более скоростные самолеты. Кроме того, вооружение японских истребителей составляли 7.7-мм пулеметы, которые был практически бесполезны против хорошо бронированных советских истребителей. А негерметизированные топливные баки Ки-27 делали японские истребители особенно чувствительными к пушечному огню советских самолетов. Радиооборудование на японских самолетах также было ниже всякой критики. Пожелания пилотов были учтены японскими самолетостроителями и через два года на вооружение японской армейской авиации поступил истребитель Накадзима Ки-43 “Хаябуса” (кодовое название “Оскар”).