В соответствии с договором о ненападении и соглашением о военной помощи от 21 августа 1937 г. в Китай из Советского Союза для отражения японской агрессии с осени 1937 г. начала поступать советская авиационная техника. Операция по доставке самолетов получила наименование «ЗЕТ» и предусматривала, кроме прочего, участие советских пилотов в боевых действиях на стороне китайцев. Известно, что в 1937—1941 гг. в Китай поступило 1250 советских самолетов различных типов. Истребители И—15 и И—15бис поставили в количестве 347 экземпляров. В 1941 г. была отправлена партия из 90—93 И—153, однако неизвестно, вошли ли эти самолеты в общее количество, или были засчитаны отдельно от И—15 и И—15бис.
Первая группа для обслуживания И—15 состояла из 99 советских специалистов, в числе которых находились 39 летчиков. Вместе с самолетами они прибывали в Китай с ноября—декабря 1937 г. по январь 1938 г. Согласно китайским источникам, за этот период было поставлено 62 «старых» И—15. Логически поставки И—15бис осенью 1937 г. действительно представляются маловероятными, хотя неясна судьба сотни «бисов», готовящихся авиазаводом №1 к сдаче в конце 1937 г.
Вполне вероятно, что в этой первой партии имелись все таки и истребители И—15бис (или там были только они). По крайней мере, ни один из участников событий той поры не отмечает использование обычных И—15, а упоминает только «бисы». Так, А.З.Душин в своих воспоминаниях сообщает об И—15бис, на котором в конце декабря 1937 г. их группу сопровождал до Ланьчжоу начальник перегоночной трассы Адам Залевский.[* Комдив Адам Иосифович Залевский являлся известным летчиком-испытателем. До 1937 г. он командовал испытательной бригадой НИИ ВВС. После тяжелой аварии был списан с летной работы, однако добился назначения на должность начальника перегоночной базы и южной трассы Алма-Ата — Ланьчжоу. Естественно в этой командировке он продолжал летать. Находясь далеко от центра, ему удалось избежать репрессий 1937 г. В 1939 г. Залевский вернулся на летную работу летчиком-испытателем (выше он упоминался при испытаниях И—15бис М—62). В 1941 г. Залевского все таки арестовали и приговорили к пяти годам лагерей. Умер он в Усть-Вымском лагере 28 сентября 1945 г.] Описывая воздушные бои начала 1938 г., Душин также называет только И-15бис.
По прибытии в Ланьчжоу на всех советских самолетах нарисовали многолучевые сине-белые гоминьдановские звезды, после чего их отправляли к месту боевых действий. Первыми на И—15 (или «бисах») в бой вступили советские экипажи, неся противовоздушную оборону Ханькоу и Наньчана. В короткое время была выработана тактика взаимодействия скоростных И—16 и маневренных И—15. И—16 в китайском небе стали называться в просторечье «ласточками», а И—15бис — «чижами».
Следует отметить, что новые японские истребители И—96 (А5М), используемые японцами с осени 1937 г., оказались весьма серьезным противником для И-15бис. Обладая сопоставимыми показателями маневренности, И—96 имели более высокие скорость и скороподъемность. Поэтому летчикам на «бисах» приходилось надеяться прежде всего на личное мастерство и умение.
Китайские пилоты в составе 3-й и 4-й эскадрилий переучивались на И—15 в местечке Сяньфань (провинция Хубэй) со второй половины 1937 г. до марта 1938 г. Однако использовать И—15 в китайских ВВС начали уже с февраля 1938 г. В частности, 18 февраля 1938 г. китайские летчики 22-й и 23-й эскадрилий на И—15 участвовали в отражении налета на Ханькоу. В этом бою летчик 22-й эскадрильи У. Динчэнь таранил японский самолет, а сам спасся на парашюте.
В марте 1938 г. согласно китайским источникам в боевых действиях на И—15 принимали участие 7-я, 8-я, 17-я и 25-я эскадрильи. Наиболее активно эти соединения использовались для нанесения бомбовых ударов и штурмовки японских наземных войск.
Весной 1938 г. для доставки истребителей начала действовать автомобильная дорога Алма-Ата — Хами. До Ланьчжоу самолеты добирались своим ходом, т.е. по воздуху. В апреле 1938 г. таким образом прибыла партия И—15бис в составе 60—62 самолетов. Вместе с поступившими И—16 эти «бисы» явились значимым подкреплением, ибо практически все имеющиеся до этого истребители американской, французской и итальянской постройки были утрачены.
Поставки советских истребителей позволили нанести значительный ущерб японским ВВС в ряде воздушных сражений. Наиболее массовое столкновение состоялось над Уханем 29 апреля 1938 г. В налете на Ухань участвовало 18 бомбардировщиков G3M2 и 27 истребителей И—96. С аэродромов в районе Уханя вылетело 19 И—15бис и 45 И—16, пилотируемых советскими и китайскими летчиками. По китайским данным было сбито 10 бомбардировщиков и 11 истребителей японцев, китайская сторона потеряла 12 «ласточек» и «чижей». Хотя японцы не подтвердили счет своих потерь, однако признали высокую эффективность ПВО противника.
Налет на Ухань, состоявшийся 31 мая 1938 г., привел к потере 14 японских самолетов при двух утраченных китайских истребителях. Как обычно, эти данные имели много вариаций по количеству потерь и побед, однако обороноспособность китайской столицы вполне подтвердилась.
В соответствии с очередной договоренностью между Москвой и Гоминьдановским правительством, до 10 ноября 1938 г. в Ланьчжоу прибыли еще 100 И—15бис. Эта поставка позволила в значительной степени восполнить потрепанные эскадрильи. Советские летчики в дальнейших боях не участвовали — начиная с середины года их стали отзывать на родину.
В последующие полтора года потери И—15бис частично компенсировались дополнительными партиями истребителей, однако количество действующих «бисов» не превышало двух эскадрилий. В июне 1940 г. китайское авиационное командование провело переформирование истребительных подразделений. Для создания 4-й эскадрильи забрали самолеты из 3-й и 5-й эскадрилий. Удалось сформировать одно звено на И—16 и два звена на И—15бис — в каждом по 9 самолетов.
Воздушные бои второй половины 1939 г. и начала 1940 г. привели к значительным потерям И—15бис, поэтому в дальнейшем эти самолеты упоминаются редко.
Подвеска мелких бомб «двухярусным» методом на бомбодержателях ДЕР-31 под нижним крылом И-15бис