孫中山在航空事業的初期就預見到，“飛機將是未來戰爭決勝之武器”。他十分重視建立和發展軍事航空。1918年初，孫中山南下廣州進行護法運動，就在大元帥府下設立航空處，1922年2月，航空局改組，朱卓文仍任局長，副局長兼第一航空隊隊長，陳慶雲任第二航空隊隊長，楊永安、陳藝、飛等任飛行員。又發布北伐命令，改道江西北伐。孫中山在韶關設立大本營,任命李烈鈞為北伐軍總司令，許崇智為總指揮，分三路大軍，直取江西。航空隊奉命配合陸軍作戰，張惠文搞慶雲率飛行員蔡司渡、陳秀、張愛同、陸露司、胡漢賢、機械員及飛機，進駐韶關及贛南一帶，受北伐軍右翼總指揮許崇智指揮。5月9日，孫中山於韶關誓師北伐，分兵三路進攻江西。6月1日，孫中山令胡漢民留守韻關。6月13日北伐軍攻克贛州，15日進軍吉安，江西都督陳光遠棄職逃走。航空隊配合陸軍作戰，進展順利，相繼攻占信豐、南康、崇義等地。正當北伐軍取得節節勝利的時候，6月16日，陳炯明叛變，率部圍攻總統府，炮轟觀音山。23日轉往永豐艦（後改為中山艦其間,飛行員胡錦雅從大沙頭駕駛“寇蒂斯”水上飛機1架,到永豐艦旁為孫中山傳達命令及遂行偵察。
1922年10月，北伐軍右翼總指揮許崇智率部攻人福州。孫中山任命許崇智為東路討賊軍總司令，任命朱卓文為航空局局長。航空局即以福州馬尾海軍飛機工程處的飛機和器材，準備南返圍剿陳炯明。第二年3月，滇桂聯軍會師東下進攻廣州，陳炯明敗退惠州。孫中山第三次回廣州魚織軍政府,複任大元帥,任命楊仙逸為航空局局長。
1943年4月,沈鴻英與北洋政府勾結，被任命為廣東軍務督理，沈鴻英宣布驅逐孫中山,並進攻廣州。孫中山親自督師，並由航空局派黃光銳、林偉成、集陳衡等輪流駕機助戰，廣州得以解圍,轉危為安。
航空隊不斷轟炸、掃射敵軍，有力地配合陸軍反攻，陳炯明又一次大敗而逃。孫中山在幾次平定叛亂作戰中,都非常重視對航空隊的使用，並適時指揮航空隊出擊。肖時㈣隊的飛機沒有投彈設備，投彈時，飛行員把炸彈拿在手裏，加上引信，然後用手投下去。這種投彈方式，既麻煩又危險。飛行員們駕機起飛後,孫中山常常在機場等待他們，返航後，孫中山滿麵笑容，問長問短，然後一道去吃飯，無拘無束地隨便暢談。孫中山關心部屬，平易近人的作風，激勵著飛行英勇作戰。
孫中山平定叛亂後即準備出師北伐，孫中山以中國國民黨的名義發表北伐宣言。同一天，孫中山給航空局命令航空局調撥軍用飛機四架，正當孫中山調兵遣將準備北伐的時候，1924年9月，直係將領馮玉祥發動了“北京政變”，北京政府由馮玉祥、張作霖、段祺瑞共同支配，段祺瑞任臨時執政政府執政。
孫中山為了早日結束軍閥混戰的分裂局麵，實現國家的統一，決定北上，並於11月10日發表了《北上宣言》，表明了反對帝國主義、反對封建軍閥的政治立場，闡明了國民革命的目的，並主張召集國民會議來謀求中國的統一與建設。孫中山到達北京後，由於抱病起程，旅途勞累，加之對段執政政府的賣國政策的極度痛恨,使病情惡化。終因肝癌醫治無效，不幸於1925年3月12日在北京逝世。
為實現孫中山北伐的遺願，1926年5月，葉挺獨立團作為北伐先遣隊，首先挺進湖南。7月1日，廣州國民政府發布了《北伐宣言》。7月9日國民革命軍誓師，北伐戰爭正式開始。航空局改為航空處，隸屬國民革命軍總司令部，由林偉成任處長，張靜任黨代表,楊官宇任飛機修理廠廠長。國民革命軍航空處所飛機編為北伐航空隊，由林偉成兼任隊長,裝備有“地海威蘭”飛機13架。這些飛機機身都標有“中山”二字，稱為“中山號”飛機。另有“容克斯”水上飛機1架。北伐航空隊軍北上作戰。
1926年8月初,黃秉衡率航空隊飛機3架，隨北伐軍進駐衡陽。敵軍急忙調兵遣將，南下增援。航空隊飛機奉命實施空中偵察，“將敵之炮壘、戰壕、兵力之分配、輜重之所在，一一攝人照片”，為北伐軍總司令部製訂作戰計劃提供了依據，使北伐軍“一舉而克長沙”。隨後，“中山”2號飛機進駐長沙。北伐軍進入湖北省時，在武昌以南約80千米遭到吳佩孚的全麵強抵抗。雖然僅是粵漢鐵路線上的一個小站，但卻為武漢三鎮的重要屏障，東邊緊傍山勢，南、西、北三麵為長江支流及湖澤所環繞，僅僅在西南方架設有鐵路長橋,為通向外麵的唯一通道。
在激烈賀勝橋之役，航空隊“掩護陸軍，向敵猛攻，敵雖頑強，卒被突破。漢陽、漢口既被攻克”。吳佩孚利用武昌城垣的峻固，負隅死守，等待援軍。9月6日，北伐航空隊進駐武昌郊外南湖文科大學，並在該校西南農田修建機場。9月8日，“中山”2號飛機從長沙飛往武昌偵察敵情。在北伐軍圍攻武昌城的同時，“由飛機在飛臨武昌城上空轟炸之際，投下打倒吳佩孚、廢除不平等條約、勸告敵軍投降等標語,對敵軍心理進攻，以打擊其士氣”。9月15日，“中山”5號飛機從廣州飛到南湖助戰。
以後，“中山”2號和“中山”5號飛機各攜大炸彈轟炸敵軍陣地，炸毀敵電台炮壘，使劉玉春的城防司令機關遭破壞，給敵軍造成極大的恐懼和威脅。1926年10月10日，國民革命軍北伐軍占領武昌。