Ки-27а Сентай Хомбу 1-го Сентая, Номонган, июнь 1939 года. На этом истребителе летал командир 1-го Сентая подполковник Тошио Кито. Колеса шасси увеличенного размера без обтекателей. Руль направления синего цвети с черной катаканой «То». Передняя часть капота желтого цвета с красной полосой.
Первую воздушную победу японцы одержали вечером 20 мая, когда пара Ki-27 из 24-го Сентая атаковала разведчик Поликарпова Р-5, сопровождаемый двумя истребителями И-16. Ведущий японской пары командир 24-го Сентая подполковник Мацумура легко сбил разведчик, в то время как И-16 поспешили ретироваться (некоторые источники утверждают, что в этом бою принимала участие и тройка Ki-27 из 1-го Чутая во главе с его командиром капитаном Шончи Сузуки и победа принадлежит именно ему). Советские источники признают потерю одного Р-5, но датируют ее 21 мая. 22 мая произошел первый бой истребителей, когда пять или шесть советских И-16 (советские источники говорят о трех И-16 и двух И-152) из 70 ИАП (истребительного авиационного полка) атаковали три Ki-27 из 24-го Сентая. Японские пилоты быстро взяли инициативу в свои руки и позже заявили об уничтожении трех самолетов противника. Советы подтвердили потерю лишь одного И-16.
Воздушные бои становились всё интенсивнее. По японским данным, 26 мая девять Ki-27 из 11-го Сентая дважды атаковали равные по численности группы И-16 70 ИАП и сбили девять самолетов, не понеся потерь со своей стороны (по другим данным японцы потеряли машину). В то же время десять Ki-27 из 24-го Сентая атаковали группу советских самолетов над озером Буир-Нур и сбили три из них: И-16, И-152 и P-Z. Однако, советские источники не подтверждают воздушных боев в этот день. На следующий день три советских И-16 из 22 ИАП стали жертвой японских пилотов из 1-го Чутая 11-го Сентая после того, как девять (по другим источникам — шесть) таких машин были неожиданно атакованы семёркой (или девяткой — по другим источникам) Ki-27. Этот бой также закончился без потерь для японцев, хотя Советы утверждают, что их пилотам удалось сбить восемь самолетов. Японцы, в свою очередь, утверждают, что сбили все девять советских машин, причем четыре на свой счет записал сержант Хиромичи Синохара, самый результативный пилот IJAAF (58 побед), получивший прозвище "Рихтгофен Востока" во время конфликта на Халхин-Голе. Три других советских самолета записал на свой счет капитан Кенджи Симада, командир 1-го Чутая, прозванный "Красным Ястребом" (за окрашенные в красный цвет обтекатели колес его истребителя).
Японское наступление началось 28 мая при поддержке артиллерии и ВВС. Двадцать И-152 22 ИАП поднялись в воздух на перехват японских бомбардировщиков. Советским пилотам не удалось найти их, но они натолкнулись на группу патрулировавших Ki-27. Японцы утверждают, что сбили десять самолетов противника, но советские источники подтверждают лишь потерю трех самолетов и трех пилотов. Одновременно девять И-152 из 22 ИАП, прикрывающие понтонный мост на Халхин-Голе подверглись атаке восемнадцати самолетов двух Чутаев 11-го Сентая. В жестоком бою японцы сбили шесть советских машин, а седьмая совершила аварийную посадку. Победители не понесли потерь (хотя по некоторым данным был сбит один японский самолет). В тот же день 11-й Сентай записал на свой счет не менее 42 советских самолетов (по другим источникам — 51), включая пять И-152 и один разведчик P-Z, сбитый сержантом Хиромичи Синохара.
В последующие дни интенсивность боев заметно спала. Советы ограничили деятельность своей авиации, ожидая подкрепления (особенно опытных пилотов — ветеранов гражданской войны в Испании). Японцы вывели из зоны боевых действий 11-й Сентай, оставив лишь оба Чутая 24-го Сентая на аэродроме Канджур-Миао в 40 км от линии фронта. Для этих незначительных сил стала неприятным сюрпризом новая атака советских ВВС, имевшая место 22 июня.
105 истребителей (56 И-16 и 49 И-152) из 70 и 22 ИАП совершили налет на Маньчжурию. Все восемнадцать Ki-27 24-го Сентая были подняты в воздух, чтобы отразить эту атаку. После серии воздушных боев Советы сообщили, что им удалось сбить 31 (или 34) японский самолет ценой потери тринадцати И-152 и одного (или трех) И-16 и одиннадцати пилотов, включая командира 22 ИАП. Японцы же заявили, что им удалось сбить 47 (или даже 54) советских самолетов, а собственные потери составили пять Ki-27 и четыре пилота. Одним из самых результативных японских пилотов в этот день был 2-й лейтенант Шого Сато, уничтоживший семь советских машин (включая один таран и три на земле).
Ки-27b 1-го Сентая, Маньчжурия, 1939 год.
Ки-27b 2-го Чутая 24 Сентая, Номонган, август 1939 года. На том самолете с черной катаканой «Су» на руле летал старший сержант Горо Ниишхара. Он спас командира 24-го Сентая майора Коджиро Мацумура, самолет которого был подбит в бою 4 августа 1939 года и пилот совершил вынужденную посадку на вражеской территории. Нишимура приземлился рядом, вытащил командира из горящих обломков, посадил в свой истребитель и взлетев под огнем противника благополучно вернулся на базу.
Ки-27b 2-го Чутая 11-го Сентая, 1939 год. Самолеты четырех Чутаев, входивших в это подразделение можно было отличить по цвету молнии на вертикальном оперении: белая — у 1-го Чутая, красная — у 2-го, желтая — у 3-го и зеленая — у 4-го.
После возобновления советских атак, было срочно послано подкрепление в виде 1-го Сентая (командир — подполковник Тошио Като) из двух Чутаев, а численность 11-го Сентая довели до четырех Чутаев, чего по общему признанию было явно недостаточно. Всего на вооружении двух Сентаев имелось только 59 Ki-27, которые базировались на аэродромах Канджур-Миао, Саниджо, Хоши и других. Подкрепление прибыло как раз вовремя, потому что через день, 24 июня, Советы повторили попытку захватить превосходство в воздухе. Два дня спустя они атаковали снова. По советским данным, многочисленные воздушные бои 24 и 26 июня закончились уничтожением 64 японских самолетов при собственных потерях в шестнадцать машин. Японцы утверждают, что 24 июня им удалось сбить 17 советских самолетов ценой двух потерянных Ki-27, а 26 июня — 16, без потерь со своей стороны.
27 июня 2-й Хикошидан начал крупномасштабное воздушное наступление на базы противника в районе Тамсан-Булак в Монголии (приблизительно в 100 км к юго-востоку от Халхин-Гола. В утренний налет на советские аэродромы отправилось свыше 30 вооруженных бомбами Ki-30, Ki-21 и Фиатов BR-20, которых сопровождали 74 Ki-27 из всех трех Сентаев. Группу возглавлял сам командир 2-го Хикошидана генерал Тецуджи Гига, летевший на разведчике Тачикава Ki-36. Внезапности достичь не удалось, и налет завершился жестоким 30-минутным боем, в котором с обеих сторон участвовало до 150 самолетов. Днем японцы повторили налет на советские аэродромы, включая Байн-Тумеи в 320 км к западу от Халхин-Гола. По японским данным было сбито 99 советских самолетов, еще 49 машин было уничтожено на земле (Советы признали потерю двадцати истребителей: девяти И-152 и одиннадцати И-16). Потери японцев составили четыре или пять самолетов, включая два Ki-27. Рекордное число побед за один день — одиннадцать — одержал сержант Хиромичи Синохара. Другой японский ас, старший сержант Бунджи Йошияма из 11-го Сентая, сбил четыре истребителя (три И-16 и один И-152) и посадил свой Ki-27 к востоку от озера Буир-Нур, чтобы забрать сбитого ранее старшего сержанта Еизаки Сузуки. По советским данным в тот день было сбито около 100 японских самолетов. Несмотря на победные реляции, сообщение о налетах было с беспокойством и раздражением воспринято Дайхоней (японским Генеральным Штабом) в Токио. Японское правительство опасалось эскалации конфликта и запретило в дальнейшем проводить налеты на советские аэродромы.
В конце июня Советы усилили свою воздушную мощь, перебросив в район боев ряд авиаполков, включая 56 ИАП. Сражения в воздухе возобновились в начале июля, почти каждый день происходили схватки в воздухе. Японцы, например, утверждают, что с 3 по 6 июля им удалось сбить 89 советских самолетов, потеряв при этом один Ki-27 и четыре машины других типов. Советские же источники говорят, что 4, 5 и 8 июля советские ВВС уничтожили 45 японских самолетов, потеряв при этом два И-152 и один И-16. Крупные бои происходили и в последующие дни июля: 9, 10, 12,20, 21, 23, 24 и 29. Каждая из сторон бросала в бой не менее пары дюжин, а зачастую и более 100 самолетов. Японцам, по их данным, за период с 8 по 31 июля удалось сбить 383 советских самолета (ещё 69 — как "вероятно уничтоженных") при собственных потерях в 19 истребителей! Реальные потери советских ВВС составили 88 машин (из них в воздушных боях 79). Накал борьбы можно косвенно оценить по количеству боевых вылетов: японские истребители часто выполняли по четыре-шесть вылетов в день, иногда проводя в воздухе более пяти часов. Это приводило к усталости пилотов и снижению эффективности их действий. Японские пилоты часто приземлялись на вражеской территории, чтобы подобрать своих сбитых или совершивших вынужденную посадку товарищей.
