1938年2月18日上午9时，头天晚上才刚刚奉命进驻武汉的空军第四大队接到紧急警报，大队长李桂丹迅速率领全队四个编组战机群起飞迎战来犯之敌。张光明驾驶3号机，另外还有2号机、4号机，与大队长在同一四机编组。由于当时通讯设备落后，情报不及时，飞机起飞时已太迟。张光明回忆，他升空不到3分钟，高度仅1000公尺，其他编组还在起飞，就发现敌机群已飞临机场上空。他紧急向大队长的飞机靠拢，用手势示意大队长敌机就在上边。
转眼之间，十几架敌机从上边俯冲下来。此时张光明与大队长等四架飞机都还在以大仰角抢升高度，已经进入敌机射程之内，情势极其危险。就在这千钧一发之际，张光明猛踩左舵，飞机立刻改变航向，向左侧滑行，只见子弹嗖嗖嗖地从旁边飞过。他自己躲过了第一波弹雨，但眼见大队长的飞机中弹著火，正在下坠。转眼一看，2号和4号机也被击中，正在呈螺旋状向下掉。
顿时，张光明的3号机陷入重围，他单机和十几架敌机周旋，展开了以寡敌众的殊死搏斗。敌机轮番向他进攻，失去友机的掩护，他无法还击，只得连续采取大动作的急上、急下、忽左、忽右、翻、滚的特技飞行，以避免在敌机的围攻中中弹，等待友机的援助。
雪上加霜的是，由于经常把头探出座舱，以监视上下左右的敌机，张光明的飞行眼镜被强风吹歪，挡住了左眼。在敌机的围攻中，他双手忙于操纵飞机，根本无暇用手扶正眼镜，只能用一只眼睛监视敌机应战。
在被围攻十几次后，张光明发现只剩3架敌机对他紧追不舍。此时双方的距离只有百余尺，无法再作大动作飞行，只能进行多变化飞行，使飞机每一秒均不在直线轨道上运动，让敌机无法瞄准。张将军说，当时他驾驶的是苏联制的E-15型战机，虽然速度慢，但灵敏度不错，火力也很强。当时他与3架敌机在汉口机场与汉水之间的空中缠斗，既无友机解围，也没有地面炮火援助。他发现敌机打不中他，正企图把他逼到地面上。他决定以攻为守，采取对头攻击，杀个回马枪。
说时迟，那时快，一架敌机从后上方俯冲下来，张光明猛然反转机身，仰角对向敌机。那个曰本飞行员可能想不到对手会突然来和他对头拚命，赶紧升高欲逃，张光明加速追击、开火，敌机被击中，冒出白烟。
不幸的是，正在张光明攻击那架敌机时，另一架敌机从后下方对他偷袭，顿时，他的座机左下翼与座仓下前方的子弹箱中弹开花，飞机几乎失去平衡。这时，那架被击中的敌机摇摆机翼，集合另两架敌机沿江向东撤走，后来听说其中一架迫降于马当北岸。而张光明的座机由于左下翼几乎断裂，他赶紧减速，倾倾斜斜地把飞机迫降到机场。
后来经检查，张光明的飞机中弹210多发，中弹部位均在左下翼及飞机腹部。最危险的3颗子弹仍留在保险伞座垫内，若再高半寸，他的臀部就会“开花”。更令人惊奇的是，在双脚中间前面的子弹箱开了花，机腹两侧布满了弹孔，而他本人竟毫发无伤。他说自己“除了幸运还是幸运”。
1938年3、4月间，驻汉口的空军第四大队和驻孝感的空军第三大队，曾多次对当时的台儿庄中日大会战进行长距离突袭，支援地面部队作战。
对于长途奔袭的机群，油料是最大的问题。四大队从汉口起飞，要到河南驻马店和归德机场加油挂弹，再飞向台儿庄、枣庄和峄县一带，攻击敌军阵地。因油料关系，每次仅能在战地上空停留15分钟，即须返航。
4月10日拂晓，第四大队22、23中队，以及第三大队，完成对台儿庄敌军阵地的轰炸后返航归德机场。在机场附近突然遭遇大群敌机，双方机群互相追逐，混乱成一团。没几分钟，正在追逐敌机的张光明突然发现双方飞机都不见了踪影，他急速升高，发现在他的下方，有双方飞机各6架正在互相追逐，形成了一个大圆圈。他单机居高警戒，准备随时给予友机援助。
由于日军的95式双翼战斗机与E-15式战机性能相近，在追逐中，双方均以最小半径回旋，均没有射击的机会。不过两分钟，张光明发现圆圈中的飞机已是敌多我少。后来才知道，许多友机因油料耗尽而不得不脱离战斗，有的迫降在机场，有的迫降在野外。突然，他看到一架敌机正快速尾随攻击一架友机，他立即冲下，咬住那架敌机的尾巴发起攻击，为友机解围。敌机猛转机身，想摆脱他的攻击，未料正撞上友机的机尾，双方同时翻滚下坠。
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