就在双方战斗机鏖战大陈岛以西空域的同时，从西北方向空20师的大编队在空85团直接护航下杀到大陈湾上空，这时位于大陈岛靠海一侧的台军海军和陆军才忙乱的进入战备状态，但空58团和空60团已经分别扑向台军主要驻泊的三号和五号锚地。

就在台军40和20高射炮开始发射的同时，采用中空水平方式进入攻击的杜2轰炸机已经开始投弹，一颗颗100公斤和250公斤炸弹依次落下，虽技术投弹粗糙，但由于台军舰艇是处于停泊状态，既无烟雾掩蔽，高射武器也未及形成火力网，导致前机群27架杜2轰炸机无不成功将所携炸弹投向各自目标。三号锚地驻有中权号坦克登陆舰，4000吨级的美制军舰在国海军千吨算大舰的锚地内格外醒目，几十枚炸弹冲着连锅炉都未及升火的中权号纷纷扬扬落下，纵使命中率再差、中权号还是连中5蛋，爆炸轻易撕开坦克登陆舰单薄的装甲，将整条军舰炸的稀烂；同样遭受集中轰炸的还有同样庞大的衡山号补给修理舰，也连中数弹和中权号一样在不断爆炸和烟火中缓缓倾斜直至翻沉；比较走运的是停泊在五号锚地的、原本准备出海的太平号护航驱逐舰，迅速抛弃船锚直窜外海，导致轰炸的空60团连续投弹却因技术不佳只击中1枚100公斤炸弹，杜2反被太和号的高平两用76主炮击落击伤各1架；不过停泊在锚地的其余20多艘舰艇就糟糕了，上百枚炸弹砸进拥挤的锚地，好几条几百吨的小型军舰只中一弹就被击沉，不少单薄的小艇甚至一弹未中就被近失弹撕开了船舷；另一条主力舰太和号护航驱逐舰虽已升火但被港内混乱的舰船阻挡而无法出海，也被命中2枚炸弹，尤其是前主炮位被1枚250公斤巨弹直接击中，剧烈的爆炸将76主炮塔整个掀掉，幸好炮塔里没有炮弹，否则太和号肯定难逃全舰覆没的命运。

后机群15架杜2轰炸机在主力轰炸大陈湾的同时扑向岛上重要目标，第27中队驻扎的机场首当其冲，很快来不及起飞的运输机、联络机、教练机和几架正在维护的战斗机一起被一次次爆炸连同飞机库和各种仓库一起被炸成碎片。岛上暴露的兵营和阵地等设施也遭到轰炸，不过因为陆军绝大多数已及时躲入各自的防空掩体，人员损失不大，但物资损坏严重。等空军飞离大陈岛空域时，上下大陈岛上都已是浓烟滚滚、一片狼籍。

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当时空军和海军航空兵编制是4架战斗机或攻击机组成一个中队，3个中队组成一个大队，2－3个大队组成一个飞行团，2－3个团及直属队组成一个飞行师；轰炸机是3架为一个中队，3个中队为一个大队，2－3个大队为一个飞行团，2－3个团及直属队为一个飞行师。台军4架战机组成一个小队，3－4个小队组成一个中队，3个中队组成一个大队。

当时我军作战飞机主要是米格15及米格15比斯型战斗机，其余装备拉9、拉11、米格9型战斗机，杜2（图2）中型轰炸机、伊10强击机（攻击机）等，总数约3000余架，为当时世界第三大也是第三强空军。台空军在败退台湾后只得到一批美援f47战斗机，保持原本的4个战斗机大队（f47、f51）、1个中轻型轰炸机大队（b26、b25）、1个重型轰炸机大队（b24）规模，总共300余架作战飞机，但除新入役的f47外，其余多以老旧，且缺乏备件、很少使用。