高月明大队终于盼来了轰炸大和岛灯塔区，配合志愿军解放大、小和岛的作战任务。11月30日，机场上天空晴朗，志愿军空军以上次轰炸为经验，认为下午14时至15时之间，较大规模的空战已经结束，已出动的敌机也都返航，尚未出动的敌机由于天色已晚，一般不再出动，因此决定仍按上次轰炸行动时间开始起飞。接到命令后，大队长高月明立即向参加战斗的飞行员作了传达，并进行了认真、充分的战前准备。
机场上彩旗招展，标语醒目，锣鼓宣天，参战人员纷纷向党组织递交了决心书、保证书。不一会儿，机场上高音喇叭便开始一直响个不停，出征的飞行人员在机场一字儿排开宣誓，高呼：“不惜牺牲个人的一切，坚决完成战斗任务。”
14时10分，起飞时间到了，两颗绿色信号弹升起，师长吴恺向驾驶001号图－２轰炸机的高月明大队长发出起飞命令，顿时，９架轰炸机以中队前后排开的纵队队形成飞前进，带着对美国侵略者的仇恨，对祖国的赤胆忠心，向大和岛上空飞去。前进中，身为长机的高月明向机群发出不管碰到任何困难，一定要胜利完成任务的命令。
而飞机起飞前，指挥部将原定的轰炸目标改为了岛上的灯塔，据说美军指挥所就在灯塔内。由于此次轰炸目标小，指挥部临时将轰炸队形由“品”字型改为3个中队前中后排开的纵队，这种队形可由每架中队长机自行瞄准轰炸目标，有利于提高命中率。而恰恰是指挥部改变队形的这个临时决定，为接下来的悲剧埋下了伏笔。“品”字型改为纵队后，减少了编队集合时间，先起飞的飞机不用在空中兜圈子太久等候后起飞的飞机，亦使得编队早于原定时间向目的地飞行。
编队通过奉集堡时，3个中队的领航长都发现比原定到达该区域的时间提早了。
大队长高月明下令减速，耗掉时间。但图-2轰炸机在空中的速度是每小时360公里，最小平飞速度是每小时300公里，一直减速，飞机坚持不住了，开始往下掉。编队只能恢复原定速度飞行。而我国东北处于西风带，往大和岛飞行是顺风，耗时的计划更加无法实施。
作为战区空军最高指挥机构，中朝人民空军联合司令部(简称空联司)指挥所并未发现轰炸机编队会提早到达，为轰炸机编队护航的空2师4团仍按原定时间起飞，未能按计划在草河口至凤凰城的铁路上空与轰炸机编队汇合。直到飞过凤凰城，接近安东时，空2师4团才追上轰炸机。结果联合编队通过安东上空时，仍比规定时间提前4分钟。执行战区掩护的空3师歼击机不知道其中的变故，仍按原计划起飞。轰炸机编队早到的4分钟使得混合机群最终失去了喷气式歼击机的掩护，给这次轰炸行动埋下了悲剧的伏笔。
由近些年美国出版的书籍中得知，两次被袭击的美军早已盯上了我军的轰炸机，此次行动中，美军的情报预警系统及时得到了志愿军的轰炸情报，并派出了美国远东空军第四联队的F-86佩刀式战斗机进行拦截。在志愿军轰炸机起飞20分钟后，水原机场的美空军两个梯队31架F-86随即倾巢出动，迂回飞行，并以F-80战斗轰炸机的常用高度速度飞行，成功隐蔽真实机型和伏击意图，骗过了我军的雷达。随后按照佯动航线绕开平壤来到安东东北方向的预定空域待战。戴维斯（少校中队长、美“王牌飞行员”）的敌三三四、三三六中队首先发现了飞越鸭绿江向东南飞来的我轰炸机群，遂迂回到其编队的右后方开始了第一波攻击。随后，美联队长普赖斯顿率领的三三五中队（第二梯队、掩护梯队）相继投入了战斗。
15时12分，轰炸机和护航战斗机的混合编队通过龙岩浦，大队长高月明刚下达完注意飞近轰炸目标，各机做好投弹准备的命令，便在前方发现了大批敌机，高月明马上向空联司指挥所报告发现敌机，指挥所下令：“狠狠地打，按计划坚决前进，决不后退。”
谁都知道面对机动性好、火力强的喷气式战斗机，普通的活塞式轰炸机向来只有挨打的份，不知道怎么才能做到“狠狠地打”。但大家都知道，必须要维持编队，继续向目标飞行，以保证完成轰炸任务。
位于编队后方的3中队左右僚机先后被敌机击中，发动机起火，但仍然保持编队飞行。
吴清江所在2中队位于编队中间，他回头看了眼左、右僚机，确定他们是否跟着自己开了弹仓。吴清江发现右僚机的左发动机着火。报告后，吴清江继续自己的工作，搜索目标、调整投弹装置……约2分钟后，吴清江又回头看了一眼，右僚机的左发动机火很大了，右发动机也已着火。未到达轰炸目标，2中队右僚机便左翼折断坠海，机组四名成员牺牲。
轰炸机的纵队队型各中队间相距约500米，F-86不断在其中穿梭攻击，意图冲散编队，让轰炸无法完成。但我英勇的飞行员抱着大无畏的革命英雄主义精神，依然保持着紧密队形。
2中队左僚机又不幸被击中。约4分钟后，3中队左、右僚机相继坠海，机组成员宋风声等七名成员牺牲，只有被打断右腿的陈海泉跳伞后生还。
三中队长机邢高科在失去左右僚机后，独自成了敌攻击的目标。飞机严重受损，方向舵面被打坏，操纵拉杆几乎被打断，后舱座舱盖被打碎。通讯长刘绍基的面部被座舱玻璃划得鲜血淋淋，却依然顽强地朝着两架正向自己瞄准的敌机猛烈射击，在敌我双方几乎同时开炮的情况下，他一阵长连发将其中一架敌机打得凌空爆炸，另一架敌机见此情景，吓得急速转弯逃跑。我轰炸机总算出了一口恶气。此战果开创了活塞式轰炸机击落喷气式战斗机的先例。
位于编队最前面的大队长机的右僚机也被敌机击中，大队长高月明曾命令机组人员跳伞，但未得到回答。后据大队长机通讯长吕凤彩判断，估计右僚机多名成员都已重伤或牺牲。驾驶员毕武斌重伤后仍坚持操控飞机，投下9枚炸弹后，报着与敌同归于尽的目的架驶飞机冲向轰炸目标，不幸坠海爆炸，机组四名成员全部牺牲。
16架为轰炸机护航的拉-11在性能上和F-86差距悬殊，但团长徐兆文仍率部顽强抵抗，团长徐兆文在轰炸机编队长机的周围上下翻滚、左攻右打，使敌机无法接近，以致大队长高月明的飞机始终安然无恙（唯一未负伤的飞机），保证了轰炸机编队空中指挥的畅通。
由于敌机以迂回航线投入战斗，消耗了大量燃油，受油量限制，美军F-86攻击5分钟后退出战斗。志愿军轰炸机编队共9架飞机，4架被击落，4架被击伤。战斗中，拉-11护航战斗机被击落了3架。
而在被美军F-86袭击时，担任战区护航的我军空3师24架米格-15在交战空域的8000米高空巡逻，未发现敌机，也一直未接到空联司的敌情通报和战斗命令。如果性能和F-86相当的米格-15能够参战，轰炸机编队应该会减少损失。缺少经验的中国空军为年轻付出了代价。
“为战友报仇，为祖国争光。”轰炸机飞行员们将一枚枚复仇的炸弹，全部倾泻到敌人的阵地上，炸弹爆发出霹雳的巨响，浓烟滚滚，火光冲天。 完成轰炸任务后，我伤痕累累的轰炸机编队在驱逐机的护航下，仍然保持着整齐的队形，于16时17分返回机场。
随后我志愿军陆军部队成功登陆占领了大和岛。
为了了解空中照相、侦察的准确程度和对目标的轰炸效果，轰炸机指挥所侦察科组成了一个现场调查小组，由侦察科科长带队，前往大和岛做实地考察。随行的人员有情报参谋、照相师、司机等人。傅云龙作为英语情报翻译参与了这次行动。临行前的头天晚上，傅云龙将审俘提纲又仔细看了一遍，并将主要内容翻译成了英文。
一行数人于12月5日，抵达大和岛对面离西海岸较近的小西岛，调查小组到达该岛后即与当地陆军部队联系去大和岛事宜。调查小组被陆军部队告知由于不能得到我海空力量的有效保护支援，部队于收复该岛后，即行撤离，抓到了两个搞绘图的英国人也已经转移。由于撤离匆忙岛上的情况也不是很清楚。但有一点是清楚的，灯塔位于海岛边缘，距海面约一米，很难命中，那么灯塔上有敌军指挥部的推断，显然是错误的。由于无法登岛，调查小组一干人等只好无功而返。
傅云龙回到轰炸机指挥所不久，上级鉴于杜—2轰炸机和拉—11驱逐机与美军喷气式飞机相比性能差距较大，已不能适应战场需要，于是决定撤销轰炸机指挥所和驱逐机指挥所。指挥所的有人员返回了原单位。
此时由于空联司急需英语人才，傅云龙被调往新的岗位。临行前，傅云龙望着牺牲飞行员的遗像，心中万分难过，他为他所在的情报侦察科没能为我军提供准确的情报而内疚。他心中暗下决心，在新的岗位上，一定要努力钻研技术，避免在工作中产生失误。
在轰炸大和岛战役中，我军轰炸机编队在空中被美机准确拦劫损失惨重的事实，给空联司领导们好好地上了一课，让他们充分认识到了情报在空战中的重要性，让空联司加快了建立情报侦听机构的步伐。1951年12月空联司侦听台正式成立。