新兵營返回延安不久，新疆泛起了一股疏遠蘇聯、冷淡中共的逆流。中共人員的活動不斷受阻撓，航空隊的飛行也越來越少。1940年夏天，盛世才借口鎮壓塔城、喀什的所謂叛亂，把三中隊的幾架好飛機都調往外地，迫使中共學員停止了飛行訓練。
夏天過去了，秋天也過去了。航空隊第一、二中隊飛機頻繁出動訓練，唯獨第三中隊的複飛如石沉大海，杳無音信。中共學員整天埋頭學理論，心情一天比一天焦急。
每逢星期天，大家見到陳潭秋的第一句話就是：“有複飛消息嗎？我們坐不住了！”
陳潭秋總回答說：“還沒有商量通，再等一等。”
報紙上不斷傳來日本帝國主義的飛機瘋狂轟炸我大後方的消息，盛世才疏遠中共的活動，也與日俱增。大家終於按捺不住了，紛紛找黨支部要求：“不讓飛，我們就回延安去，到前線打日本鬼子去！”黨支部向陳潭秋反映了大家強烈的求戰情緒。陳潭秋表示同情，同意發電報向黨中央反映航空隊要回延安參戰的請求。
電報發出了，久久沒有回音。大家又以航空隊全體黨員的名義，起草了一封長長的請戰書，請陳潭秋轉送中共中央。請戰書首先彙報航空隊受黨的委托，經過兩年多的學習，已基本掌握兩種機型的駕駛和維護技術；接著，向中共中央反映盛世才對中共學員的冷淡情況，再等下去也難於學到更多的技術。大家向中共中央請求：
一、有可能，讓我們全體回延安，力爭蘇聯援助我黨飛機，組建我八路軍航空隊，從空中打擊日本侵略者；
二、暫時無條件組建我軍航空隊，請求批準我們回延安參加地麵部隊，到抗日前線去作戰；
三、黨中央認為現在不適宜回延安，最好與蘇聯聯係，讓我們到蘇聯空軍去參加反法西斯戰鬥，或者商請蘇聯再給新疆提供一部分航空器材，以便使我們恢複飛行。
請戰書送往延安後，約莫過了一個多月，陳潭秋在一個星期天對大家說，黨中央給航空隊的同誌回電了。電文隻有八個字：“嚴守紀律，安心學習。”
黨支部立即組織傳達、討論。大家認為，雖然思想上沒有完全想通，但中共中央的指示應無條件地堅決執行。從此以後，大家的頭腦比較冷靜了，克服了急於求戰的情緒，又開始埋頭鑽研航空理論。
這段時間，盛世才航空隊的軍官也不管他們，所有時間都可自行安排。陳潭秋指示大家：可以利用這個時間，認真組織自學，為將來革命鬥爭的需要，積累各方麵的知識。
他們三天兩頭跑書店，用積攢的津貼，集體購買了各種新書，開設了馬列主義理論、政治、軍事、曆史、地理、語文、代數、幾何、物理、化學、俄語等十多門自修課程。各人按興趣選學幾門。大家起早貪黑，沉浸在知識的海洋裏，暫時忘卻了外界帶來的煩惱。
1941年初，蘇聯援助了盛世才六架依-15戰鬥機和兩架依-16戰鬥機，以及其他一批軍事裝備。盛世才對蘇聯及中共的態度有所緩和。在陳潭秋的積極交涉和蘇聯顧問的大力協助下，他們終於在停飛八個月後，又重新恢複了飛行訓練。
依-15是雙翼戰鬥機，單人駕駛，不能收起落架，裝1台750匹馬力的發動機，最大時速370公裏，可爬高到5000米；火力較強，裝2至4挺七六二毫米的機槍，可掛4枚50公斤炸彈或6枚火箭。
依-16是當時蘇製第一代比較先進的單翼能收起落架的戰鬥機。飛機最大時速525公裏，航程800公裏，升限約5500米，裝2挺七六二毫米的機槍和2門20毫米機關炮，還能掛6枚火箭。在抗日戰爭期間，蘇聯援助中國的這種飛機，對日本的零式戰鬥機作戰，獲得了出色的戰績。
對航空一竅不通的盛世才，不明白這兩種飛機的戰鬥性能，聽憑蘇聯顧問主持改裝訓練。陳潭秋和蘇聯領事館商量後，蘇聯顧問名義上按統一條件，實際上按內定人員“挑選了”十人首批改裝。其中有呂黎平、方子翼、方槐、陳熙、方華、袁彬、劉中惠、夏伯勳、楊光瑤九名共產黨員和姚維滔。他們開始在歐亞機場和地窩堡機場改裝，後來移到了迪化西北約60公裏的高家戶野外機場改裝。