东北空军经过几年的军阀混战，战斗技术有了相当的提高。
面对这种局势，其他军阀也不甘示弱，他们采取各种方式对张学良重点培养的飞行员拉拢利用，这让张学良很是烦恼。因为这些都是1925年由张学良费尽心血选拔，出巨资重点培养的飞行人才，他们远赴法国学习飞行技术，马上就要回国了。而如今，国内各派势力都盯上了这批未来的空军（新）生力量。
于是，张学良指示机械处处长徐世英：“把在法学习的全部28名航空学员，全部由准尉提升为中尉……回国后，不用几年，只要尽忠职守，全都可以提升为少校和中校……”
1927年，张学良又派徐世英赴香港亲自迎接这些留法的航空学员。这不但是张学良对他们的重视，同时也减少了这批学员被中途拉走的可能性。
1928年，张作霖遇害身亡，张学良将空军的全班人马撤到关外，将航空处缩编为东北空军大队。这次空军的缩编是和陆军一道进行的。缩编后，飞鹏等五个队改称为第一、第二、第三……还是五个队。
徐世英任大队长，其余各队队长分别是陈鸿陆、姜兴城、葛世民、雷根、聂恒玉等人担任。
东北易帜后，张学良按照南京当局空军的番号，成立东北边防军航空司令部，撤销航空大队的编制，并设立航空教导队，聘请多名日教官任教，要求飞行员轮番参加，接受最新式的航空教育。自己亲自兼任航空司令部司令，以张焕相任代司令，徐世英任副司令，从此为9.18事变空军伏下很深的情报隐患而致最终惨败，260驾飞机先后全部成为日军发动侵华战争的坚盾利器，并有生产制造飞机厂房〔基〕地。
张学良不但花巨资培养飞行员，他还自己建造飞机、自己开飞机。在学习飞行上，张学良十分刻苦，专门请来万显章（辅）导他学习飞行理论知识和实际操练。没过多久，张学良就能熟练地驾驶飞机在营口和丹东飞来飞去，甚至还能够自己驾驶飞机到南京开会。
张学良的东北空军的装备大部分是从国外购置和引进的，特别是1929年在中东路事件中，东北空军损失惨重。因此，张学良又从法国进口了大（量）新式飞机，同时也有一部分是东北军自己仿造的。
东北军自己（制）造的战斗机很有特点，战斗机被称为辽f1式，为双翼型，它吸收了德国和法国战斗机的优点，当时算是比较先进的机型。
此外还有辽fh1式、这种轰炸机可载4枚100千克的航空（炸）弹，是一种航程比较远的轰炸机。当然，这些高端技术的应用，也提高了奉系军阀的军事地位。
东北空军经过张学良的整顿和训练，无论是技术、战术、还是装备、配置都有了显著的提高，在当时亚洲来说都居前位。因此，在东北空军鼎盛时期，已拥有100多名飞行员、近300架飞机。这些技术过硬的飞行员，能够适应多种作战方式，这在当时全国各军阀中是独一无二的。但这样一支实力雄厚的空军，竟在9.18事变中不战而溃……
1931年9月19日清晨，沈阳东塔飞机场突然遭到日军飞机长达一个多小时的（逛）轰滥炸。这个张学良用来作为高级飞机训练（基）地的东塔飞机场，却没有一点动静。
原来在3天前也就是9月15日，面对日军的种种侵略迹象，当时唯一留守在奉天的东北空军长官陈海华给远在北平的张学良打去了请示（电）话，得到的却是张学良“命令全体空军官兵不得擅自行动”的命令。
9月18日晚，东北军参谋长荣臻也传达了命令：“日军（闹）事，不准抵抗，如有不听命令滋事的，军法处置。”飞行员获知后，都非常不解地撤离了飞机场。
尽管那里的飞机武（器）装备齐全，升空就可以作战，但日军却兵不血刃就占领了机场。
日军的占领让东北空军损失惨重：不但损失飞机100多架，就连刚刚从捷克成套购置的尚未安装的机件也落入了日的手中。随着东三省的沦陷，东北空军260架飞机全部（被）日军缴获，为此张学良痛心疾首。
东北沦陷后，张学良在无奈之下，命令张焕相在北平组织司令部，收容那些东北的空军人员，以原待遇发放俸禄，为以后重整旗鼓做准备。
1933年，热河失守，张学良赴欧洲考察。在国民当局的觊觎下，东北空军被逐步分化。当时任军（委）会北平分会的委员长何应钦命令东北空军并入中（央）航空军，而这些曾经梦想打回老家去的飞行员们，有的改任教官，有的改为地勤。与此同时，各地的军阀也采取各种方式与南京当局争夺这些张学良精心培养的空军人才，没过多久，这些曾经叱咤蓝天的飞行员就已各奔东西。
散了伙的飞行员，陆续汇集于原北平东北航空军司令部。三四个月后，连同平定石友三尚留在关内的12架飞机，大都改属南京当局。就这样，张氏父子苦心经营、曾经辉煌的东北空军还没来得及发挥它的作用，就无声无息地消失了。
张焕相，1880年—1962年，字绍棠，抚顺营盘人，他是被中山先生誉为“关东（革）命第一人”的张榕的堂兄。早年毕业于日东京陆军士官学校，受张作霖、张学良父子的知遇，历任东三省军事筹备处科员、科长、步兵上校、少将咨议、渔业局局长、黑龙江中东铁路警备司令、黑龙江国防筹备处处长、陆军第19混成旅旅长、中东铁路护路军总司令兼长绥司令，1926年任东省特别行政区行政长官，兼地亩管理局局长、高等警官学校校长、俄侨工厂总办，其间禁止了行使日寇金票。
1929年任陆军中将、军令厅厅长、代行东北航空军令部正司令、热河绥靖公署上（将）军事委员等职。
1933年投降日寇，宣誓效忠于满洲国，并在家乡自建日神社，供奉天照大神，祭祀不怠，颇受日（本）人和伪满国务总理大臣张景惠的赏识。