在美軍宣佈"滾雷行動"停止後的3年時間中，北越的上空出現了難得的寧靜，這給了越南空軍以寶貴的休整和訓練時間。
在3年休整的時期，越南空軍實力得到了一定的加強，921團全部換裝更為先進的米格-21MФ型，同時飛行員也做到了在惡劣氣候或者夜間能夠作戰。923團還是裝備米格-17，主要負責次要區域的防空並配合米格-21部隊作戰。同時，越南空軍除了擁有1個裝備米格-19的925團外，還新建了一個裝備米格-21的927團。團長為阮鴻珥，負責與921團協同，保衛北緯20度已被越南北方領空。除此之外，越軍還為每個航空兵團配備了兩套地面指揮班子，以保證隨時可以擔負指揮空中作戰的使命。而越軍飛機總數也達到了246架，其中93架米格-21，33架米格-19，120架米格-17和米格-15。
不過，越南空軍的這些進步並不意味著今後的戰鬥將會一帆風順，因為他們的對手-美國海空軍也在不斷適應著戰爭。要知道當時美軍也在著力研究越南空軍的優缺點和戰術。
早在1967-1968年，美軍已經掌握了越軍米格-17的性能特點，美軍飛行員被告知，遇到米格-17不要與之水平盤旋格鬥，而應該爬升。由於米格-17的動力不足，如果越軍飛行員跟著飛上來，那麼很快陷入速度過低，控制面失效，在空中動彈不得的窘境。當然，越軍也針鋒相對，充分發揮自身飛機優點，絕不盲目爬升追擊美機，而是想方設法將敵方飛機引入水平盤旋格鬥。同時，也將目標放在了完成任務急於返航的美機身上。所以，裝備該型飛機的923團還是取得了一定的戰果，不過無論如何，米格-17已經不是一個可怕的對手了。
米格-21加力起飛
當然，這些戰術在剛遇到米格-21時美軍發現統統失靈。水平盤旋中，米格-21由於細長機身和大後掠翼三角翼而無法壓倒"鬼怪"；不過在爬升中，米格-21高達135米/秒的爬升率卻使F-4等飛機望塵莫及（F-4的爬升率為110米/秒）。美軍唯一可以媲美的是海軍裝備的F-8，爬升率達到130米/秒，但速度性能卻不令人滿意。所以，這種幽靈般的飛機著實讓美方忙了一陣。
但是在1966年，以色列成功策劃了一名伊拉克飛行員駕機叛逃，美軍得到了自己夢寐以求的米格-21。
60年代末，美軍基本摸清了這型飛機的性能。美軍發現，在擁有高空優勢的同時，它的低空性能並不卓越，特別是在5000米以下超音速速度時。在這樣的環境下，F-4絕對可以剋制對方。此外，還發現米格-21的座艙視野不佳。美軍據此制定的原則是：儘量低飛，不要在8000米以上與對方近距離交戰。
為了針對越軍米格-21的高空掠襲戰術，美軍採取了4大措施。
首先是雷達預警機。除了繼續使用EC-121外，美國海軍則引入了更先進的E-2。這些飛機可以再越軍接近時及早通知美方飛機。
其次，為了部分彌補預警機的不足和抵消越軍地面指揮的優勢，美國海軍還出動巡洋艦、驅逐艦在越南海岸線附近水域建立了對空警戒/探測網絡，擔負空戰指揮任務，代號"紅冠"。
再次，美軍大大提高了電子戰的力度。空軍的EC-130，海軍的EA-6A專門被開發出來，在米格飛機出沒空域附近的越軍雷達進行干擾。同時，還使用"百舌鳥"反輻射導彈，對開機工作的越軍雷達進行"硬殺傷"。
最後一點就是美軍改進自身戰鬥機。原先的戰鬥機機載雷達不具備下視功能，在60年代末美軍專門開發了安裝了AN/AWG-10脈衝多普勒雷達的F-4J戰鬥機。
注：美軍此次作戰典型編隊是：1-2個擔任空中護航的F-4小隊，1個F-4或者F-105G搜索小隊，負責搜索地空導彈陣地，1個尋殲小組-2架F-105或者F-4，負責壓制地空導彈和高炮，2個F-4小隊負責反米格機；同時，還會有4-8架A-7或者F-4負責投放電子干擾條，以及1-2架RF-4C在編隊最後負責拍攝目標的破壞情況。
美軍52架飛機組成的編隊示意圖
1972年初，美軍在南越的空軍只有3個F-4中隊、1個A-37中隊，合計76架飛機；此外在泰國和太平洋其他地方有300多架飛機-包括20架A-1。美國海軍在越南沿海有2艘航空母艦-艦載機180架。南越自身空軍擁有各類飛機1500架-1箇中隊F-5和150架A-37等低速攻擊機。
當年3月30日，越南南方人民軍和武裝力量發動了春夏攻勢，目標直指廣治、昆嵩和平隆。
針對這一攻勢，美軍再次將作戰飛機大量重新部署到東南亞。4月11日到5月13日，美軍從本土調往南越、泰國共72架F-4、12架F-105、8架EA-66、36架C-130。同時，4月份3個大隊B-52從本土調往關島，使得太平洋地區該型飛機總數達到138架（其中泰國烏塔保基地53架）；5月份又增調70架。為了與此配合，還大量增調KC-135空中加油機，使得總數達到168架。美國海軍也增派了4艘航空母艦-艦載機360餘架。
由於這一攻勢的發動，雙方的空中交手再次開始。由於美軍在總結前幾年空戰的教訓上改進了自己的戰術，越軍在最初的較量中吃虧不少：1972年1月19日-4月16日，美軍在空戰中擊落越方7架飛機，特別是4月16日越南空軍出動包括米格-17、米格-19以及米格-21在內的30架戰鬥機前出到北緯17度線附近，為保護己方運輸車隊與美機展開激戰，結果被擊落3架米格-21，而與此相反，這2個多月，美軍沒有一架飛機在空戰中被擊落！這一變化令越方重新認識到了彼此實力的差距，再次把作戰區域重新限制到了北緯20度線附近。
4月27日，越軍終於在戰端重啟後得到了第一次空戰勝利，當天921團的黃國勇與高山靠在河內附近與兩架美國海軍的F-4B進行空戰，黃國勇擊落了其中的一架。
1972年4月27日擊落的編號153025美軍F-4B戰鬥機
3月30日恢復轟炸之初，美軍轟炸範圍還是被限制在北緯19度線以南，主要目標是正向南面進攻的北越軍隊。不過不久以後，為了在談判中儘可能獲得主動地位，美軍開始發動了"後衛I"空中戰役（按照美軍計劃，這次行動就是為了摧毀北越的後勤系統）。
為了對抗美軍的新戰術和配有多普勒雷達的新型戰鬥機，越軍也調整了自己的戰術，一般出動兩個雙機編隊。其中一個是誘餌編隊，在8000-10000米高度以900公里/小時速度飛行，主要方便讓對方雷達發現。而真正的攻擊編隊則在300-800米低空以1200公里/小時飛行。一旦美軍注意力被誘餌編隊所吸引，攻擊編隊可以乘機悄悄爬升到美機後方實施進攻。兩個編隊都保持在地面雷達控制區域內，彼此相距10-15公里。
該戰役發起時，越軍米格-21主要集中在剋夫、安沛、和樂三個基地，駐紮在英山的飛機正往新建的廟門基地轉移。
美國海軍航空兵F-4與A-7機群
5月10日清晨，美軍對越南北方迄今為止最大的一次空襲行動已經開始了。08:00分，來自南中國海上"星座"、"珊瑚海"、"小鷹"三艘航空母艦上的美軍第一波攻擊機群飛臨海防上空，標誌著這場作戰拉開了序幕。
面對著美軍的全力一擊，越軍同樣也不甘示弱。半小時後，剋夫基地的4架米格-21起飛迎敵。
這4架飛機的目標是海上攻擊機群。但是，在海防以西16公里處的美軍戰鬥機已經盯上了他們。幾乎同一時間，由於事先得到了預警機的通報，這兩架飛機幸運的躲過了越軍雷達的監視，順利來到剋夫基地上空。此時，剋夫基地的機場跑道上，兩架米格-21開始準備起飛，另兩架剛從掩體出來。準備起飛的鄧玉五和阮文義雙機此時也得到了塔臺的警告：兩架"鬼怪"跟在後面。看來，原先預定的任務已經不可能完成。越機離開跑道後立刻拋開副油箱（倒黴的是，拋開的副油箱居然撞傷了鄧玉五座機的升降舵）並向左急轉彎。那裡是山區，也許可以藉助山勢的掩護甩開已經佔據優勢的美機。不過美機還是追了上來，並開始向阮文義開火。越機及時發現了危險，再次做急轉彎躲開了射來的導彈；不過可惜的是，沒有躲開第二枚導彈的攻擊，阮文義座機尾部中彈，失控墜毀，不過他安然脫險。
現在，空中只剩下了鄧玉五一人，形勢顯然對他不利。不過，鄧玉五的空戰經驗相當豐富，他決定儘量爬高並機動規避，以引誘兩架美機追逐自己，掩護另兩架飛機升空。在躲過了美機的5次攻擊後，另兩架飛機已經出現在了F-4的身後。兩架美機立刻拋開自己的獵物，加速向海面逃去；而先前的獵物鄧玉五立刻加速到1100公里/小時追了上來。發現被尾追，兩架飛機立刻分散開來，一架開始爬升，另一架則進入水平轉彎。考慮到自己的升降舵受損，鄧玉五咬住了水平轉彎的那架F-4。
在接近到1200米時，導彈導引頭捕捉到了目標。鄧玉五立即按動按鈕，當即擊落敵機。擊落一架後，他又將眼光瞄向了另一架。可惜的是，運氣實在太差，導彈竟然卡在了發射架上。無奈，他只能眼睜睜看著對方加速逃離。隨後，這架被自己副油箱"擊傷"的米格-21降落在了內排機場。
美軍轟炸機群
揭幕戰不到一個小時，美國空軍84架F-4和5架F-105G以及20架KC-135也從泰國和老撾北部進入北越領空。這支機群前衛是代號"牡蠣"和"巴爾特"的兩個F-4D編隊，共8架，任務是在已知的越軍機場附近待機，攔截一切企圖攻擊己方戰鬥轟炸機群的對方米格機。整個行動由在老撾上空的EC-121和東京灣的"芝加哥"號巡洋艦負責指揮。不過美軍開局不順，由於航線系統等問題，實際出動的只有6架。美軍兩個編隊也採取了雙高度戰術，"巴爾特"編隊（實際只出動2架飛機）在7000米高度飛行，通覽整個戰場，並用雷達搜索接近的米格機；而"牡蠣"編隊則在他們下方的300-1000米高度上，一旦越軍飛機出現，他們將急速爬高迎戰。
09:42分，越軍飛機出現了。越南空軍也採取了同樣的策略，2架米格-21從高空直取美機，4架米格-19則在低空設伏，一有機會便出擊。很有趣的是，雙方都為對方設計了誘餌和陷阱，而且互不知曉。
很快，美軍在低空飛行的"牡蠣"編隊接收到了警報："你們附近有敵機！一批位置在320方位24，最近一批在022方位16！"在5000米高度飛行的米格-21迅速逼向敵機，與此同時，美軍在高空的"巴爾特"編隊也轉向了"牡蠣"編隊，以掩護他們的上空。在安沛南面越過紅河後，"牡蠣"編隊分成兩個雙機，開始迎著米格-21爬升。
1972年春內排機場米格-21機群
雙方相距24公里時，美軍第2雙機雷達捕捉到了目標，確認目標身份後，美軍立即迎頭髮射了雷達制導的"麻雀"導彈。"牡蠣"第1雙機則沒能及時捕捉目標，直到距離縮短到13公里才開火。
美機的中程空空導彈以20度仰角向正在小角度俯衝的越機撲上來。一架米格-21不幸被擊落。
但是美機卻暴露了。很快，美國人碰到了他們還摸不著頭腦的米格-19。越軍的925團兩批米格-19戰鬥機先後輪番參戰，在咬尾格鬥中佔盡優勢，擊落兩架F-4，但自己也因友軍誤擊和降落事故而損失了兩架飛機。
另外，此天的空戰中，越軍新組建的927團也首次擊落敵機。當天中午時分，該團雙機編隊在海陽附近待機，地面指揮所通報以西35公里發現一批敵機。經過交戰，新建立的該團飛行員擊落兩架F-4J，自己安全降落到安沛機場。
1972年5月18日空戰示意圖
然而，在前述作戰取得勝利的同時，923團卻蒙受了慘敗！
當天中午時分，美軍"星座"號航空母艦的艦載機對海陽附近鐵路碼頭實施攻擊，923團出動了22架米格-17與對方大機群展開激烈交戰（這是此時該團能夠出動的最大飛機數量），這是越南戰爭中規模最大的一次空戰。
由於越軍飛機是低空進入戰場的，美軍海面上的軍艦未能提前指示目標。越軍的第一個4機編隊不畏強暴向美軍機群衝去。2號機很快咬住了一架美機，但反被其他美機的導彈擊中。儘管這架飛機被擊落，但其餘的越軍飛機還是毫不猶豫衝入到美軍攻擊機群中。一架米格-17很快咬住了美軍一架A-7，但是很快就被美軍1架F-4盯上了，1枚"響尾蛇"導彈隨之而來。這架米格-17立刻躲開導彈，但原先的A-7卻乘機溜走了。隨後，再一次逮住了一架A-7，但冷不防又讓另一架A-7繞到了身後。與此同時，一架從高空衝下來的美機的一串20毫米炮彈擊中了米格-17的翼根，這架受傷的飛機只能退出了戰鬥返回剋夫機場。
美軍艦載機
這時，更多的米格-17飛機趕到，雙方展開混戰。然而經過近半小時的戰鬥後，923團慘敗-失去了7架米格-17，而對手竟然毫無損失！應該說，這種近距離混戰本來並不是美國飛機的專長，而此戰美軍能夠獲勝的原因是性能較好的戰鬥機和訓練有素的飛行員，同時還憑藉著飛行員之間的密切協同和越軍飛機無法擁有的數量。
同時還要看到，越軍以前習慣了突襲、掠襲、小機群格鬥，面對此次大規模機群作戰，反倒是顯得措手不及。但是，正是這些駕駛著過時飛機的勇士吸引了美軍的注意力，927團的米格-21才得以順利接近戒備森嚴的美軍機群，首開殲敵記錄。
在5月10日的空戰中，越南空軍一共擊落了6架F-4，其中米格-21擊落了4架，另兩架則落入米格-19囊中；而越軍自己則損失了2架米格-21、2架米格-19和7架米格-17（注：美國海軍宣佈當天共擊落7架米格-17，其中6架被VF-96中隊包攬，另一架歸屬VF-51中隊）。僅從數字上看，除了米格-17的慘重損失外，雙方似乎難分伯仲，但在勢均力敵的戰績後面卻隱藏著越南空軍一個難以接受的事實-越軍戰鬥機未能有效攻擊美軍機群！所有的戰果都是與美軍護航戰鬥機戰鬥中取得的，而美軍的攻擊機群卻毫無損失。拋開所有政治因素限制的美軍第一次傾力而出，就取得了巨大的成效。越南空軍的形勢愈發嚴峻了！
注：5月10日，美軍攻擊的重點是河內東北郊的保羅-杜梅橋。結果當天美軍攻擊機群共投擲22枚激光制導炸彈和7枚電子-光學制導炸彈，直接命中目標12枚，大橋一節橋身被摧毀，幾節橋身被破壞。第二天，又投擲了8枚激光制導炸彈，又有3節橋身被毀另3節橋身受到嚴重破壞。隨後幾個月，該橋完全處於無法使用狀態。直到9月10日，美軍才出動4架F-4將另外兩節橋身炸燬。
1972年夏927團米格-21機群
在這種艱苦的戰局之下，越南空軍並沒有放棄，當第二天即11日美軍攻擊機群再次來襲時，927團立即應戰，出動了兩個米格-21雙機編隊。
擔任攻擊任務的雙機編隊在低空500米向南飛行，準備截擊飛往河內的飛機。與此同時，誘餌編隊則飛往和樂與安沛基地方向，準備與封鎖基地的美機交戰。起飛兩分鐘後，攻擊編隊的飛行員發現了5公里外一架單飛的美國飛機，於是迅速加速。不過沒等他們到這架飛機面前，又有4架美機在其右方15公里處出現，飛行高度7000米。這一次，越軍運氣較好，沒有遇到對方戰鬥機的攔截，直接衝進了美軍攻擊機群中間，僚機飛行員發射兩枚導彈將一架F-105G"野鼬鼠"反雷達攻擊機擊落，隨後向內排基地返航。
不過長機飛行員稍微有點麻煩，就在僚機飛行員攻擊對方攻擊機時，美軍4架護航戰鬥機趕到，憑著米格-21卓越的中高空機動性，很快繞到一架"鬼怪"身後，用兩枚導彈將其擊落。但是，已經沒有武器的這架飛機隨後遭到剩餘3架美機的糾纏，不得不在美機導彈攻擊中左右閃避，不過還是被擊中，飛行員跳傘安全著地。
眼見越南空軍沒有被完全壓制住，美軍在當天下午出動26架飛機直撲白梅機場，其中8架飛機用於壓制機場附近防空部隊，另外幾個4機編隊則對越軍的內排、巴圍和和樂機場進行攻擊，這一次，越南空軍沒有出動。
F-105G野鼬鼠電子攻擊機
在經歷了8-11日的激烈空戰後，越南空軍高層意識到了問題的嚴重性，美軍這次目的不再是保護己方戰鬥轟炸機或者攻擊機，而是針對自己空軍本身，意在完全制服越南空軍。
事實上，早在1967年，越南空軍已經領教過美軍機場封鎖戰術的威力，而這一次，美軍一開始就是全面封鎖越南空軍的主要基地。在5月10日 空戰中，越南空軍雖然有許多可以出動的飛機，但真正升空應戰的並不多，主要問題還是在於各兵種、各部隊之間缺乏協同。此外，儘管3年多的時間越南空軍規模擴大了不少，可是大多數戰鬥機飛行員缺少實戰經驗，而且主要的作戰航空兵團921團與927團彼此之間沒有什麼有效配合。有鑑於此，越南空軍與黨的高層人士達成共識，重點在於如何加強空軍與地面雷達部隊的協同，因為這樣做雖然無法改變雙方的實力差距，但至少可以讓自身有限實力可以更有效的發揮。同時，越軍還將隨時處於待命狀態的飛機數量從32-34架調整到12-16架，此舉雖然可以保住自己的空軍，但是無形中也承認了對方在越南北方的制空權。
1972年5月，范文同視察安沛機場
當然，隨後的幾個月，空戰還時有發生。
5月18日，4架米格-17和米格-19、米格-21一起攔截了白馬機場上空的美機編隊，越軍戰鬥機分為兩架一組來作戰，相互支援，而且成功躲開了美機發射的導彈。美機開始爬升後米格-17也跟在後面，一位米格-17戰鬥機飛行員在1500米高度機動時擊落了一架F-4D，這架鬼怪II編號66-7612，隸屬366聯隊421中隊，美方承認了這次損失但是機組的細節卻無從知曉。
自1972年7月後，923團的米格-17基本獲得一個戰果，但是飛機在空戰中繼續被擊落。例如，兩架從珊瑚海號航母上起飛的VF-51中隊的鬼怪II在紅河上空遭遇了一支米格機編隊，其中兩架共機被擊落----其中一名飛行員陣亡。1972-73年間，光是美國海軍就聲稱擊落了17架米格-17，同一時期美國空軍戰鬥機擊落的都是米格-21和米格-19。而自身唯一的戰果就是7月11日該團的1架米格-17擊落了美軍1架F-4J，但自身飛機也被美軍發射空空導彈擊落。
而在8月15日，越南空軍失去了一位王牌-曾經擊落過7架美軍飛機的鄧玉五。整個8月份，越南空軍僅僅擊落了一架敵機，自己卻損失了5架米格-21。領軍人物的犧牲和不利的戰況沉重打擊了越南空軍的士氣。
9月份稍有起色，但10月份打擊更大。這個月越南空軍竟然損失了8架米格-21和1架米格-19，卻沒有擊落一架美軍飛機，只是擊落了3架"火蜂"無人機，眼看越南空軍要撐不住了！就在此時，美軍宣佈"後衛I"作戰的結束，而準備"後衛II"作戰，這次作戰主要是出動B-52轟炸機對越南北方河內、海防等重要城市進行轟炸。
注：後衛I作戰，美軍共出動41500架次，宣佈損失114架飛機；越軍宣佈擊落敵機554架
越軍王牌飛行員鄧玉五
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