面對海南部隊咄咄*人的攻勢，古賀決定仿效山本的“伊號作戰”，將聯合艦隊的艦載機轉至岸上，與岸基航空兵一起發動空中戰役，消滅海南部隊艦隊，根據這一思想制定出的作戰計劃代號“呂號作戰”。..
即海南部隊進攻謀諾島的次日，古賀下令開始實施“呂號作戰”，從“翔鶴”號和“瑞鶴”號航母各抽調63架，“瑞鳳”號航母抽調47架，共173架艦載機轉場至拉包爾，其中零式戰鬥機82架，九九式轟炸機45架、九七式攻擊機40架、偵察機6架。而這些艦載機飛行員接到轉場至岸上參戰的命令後，從“伊號作戰”的結局中就預感到戰爭的暗淡前景和自己的悲慘下場，士氣相當低落。
80架零式戰鬥機和18架九九式轟炸機攻擊了剛剛取得奧古斯塔皇后灣海戰勝利的梅里爾編隊，結果被海南部隊空中掩護的戰鬥機擊落8架，被軍艦高炮擊落17架，投下的炸彈只有兩彈命中，擊傷一艘巡洋艦；中午在與海南部隊第五航空隊攻擊拉包爾的突擊機群的戰鬥中，又損失19架戰鬥機。
在抗擊海南部隊航母編隊對拉包爾的空襲中，日軍損失25架戰鬥機。
“瑞鶴”號航母飛行隊長清宮大尉率領14架九九式艦載攻擊機從拉包爾起飛，在先期起飛的偵察機引導下，攻擊了正從託羅基納登陸灘頭返回謀諾島的一支由步兵登陸艇、坦克登陸艇和魚雷艇各一艘組成的小型護航船隊，這三艘艦艇都被擊傷，日軍發表的戰報，稱此次攻擊為“第一次布干維爾海空戰”，宣稱擊沉海南部隊航母2艘、巡洋艦2艘、驅逐艦2艘。
日軍偵察機發現了運載海南部隊登陸部隊第二梯隊的一支運輸船隊，隨即出動40架艦載戰鬥機、31架岸基戰鬥機和26架艦載轟炸機前去攻擊，結果在船隊上空遭到海南部隊28架戰鬥機的攔截，空戰中日軍有10架戰鬥機和5架轟炸機被擊落，海南部隊僅損失4架戰鬥機，只有“富勒”號運輸艦被兩枚炸彈命中，該艦水手一面奮力滅火搶險，一面迅速爭分奪秒搶卸物資，竟成為最先完成解除安裝的船隻。日軍飛行員卻謊稱擊沉運輸艦2艘、驅逐艦3艘，擊傷運輸艦2艘和巡洋艦1艘。
下午，日軍偵察機又發現杜勒斯海軍少將指揮的巡洋艦3艘、驅逐艦4艘組成的編隊，先後派出多批共計11架艦載攻擊機和14架岸基攻擊機，其中只有4架找到目標並實施攻擊，只有“伯明翰”號巡洋艦被兩枚炸彈和一條魚雷擊中，但因損管得力，不僅艦炮仍可以射擊，而且還能保持30節的航速航行。而日軍飛行員再次謊報戰果，竟然聲稱將7艘軍艦全部擊沉擊傷！
日軍指揮部信以為真，為徹底消滅這支海南部隊編隊，於黃昏後先後派出19架飛機，均未發現華夏軍艦，無功而返。日軍將這天的空襲稱為“第二次布干維爾島海空戰”。
反擊海南部隊航母編隊對拉包爾的攻擊，日軍出動27架轟炸機、14架攻擊機和65架戰鬥機，其中32架戰鬥機沒有找到主力機群，只得提前返航，另有3架轟炸機因機械故障而中途返回，實際出擊24架轟炸機、14架魚攻擊和33架戰鬥機。由於華夏軍艦規避得當，無一損失，而日軍卻損失慘重，共有19架轟炸機、14架攻擊機和2架戰鬥機被擊落。
入夜後，日軍又派出四批共23架飛機，只有5架攻擊機發現華夏軍艦並實施攻擊，但無一命中。日軍將11日全天的空襲作戰稱為“第三次布干維爾島海空戰”，發表的戰果更是令人咋舌，擊沉巡洋艦1艘，擊傷航母2艘、戰列艦1艘、巡洋艦和驅逐艦5艘。而實際上海南部隊基本沒有損傷。
從11月2日至11日的戰鬥中，日軍投入的173架艦載機中損失121架，戰損率高達70％！其中零式戰鬥機損失43架，戰損率為52％；九九式轟炸機損失38架，戰損率為84％；九七式攻擊機損失34架，戰損率為85％，6架偵察機全部損失。參戰的363名空勤人員中，陣亡181人，傷亡率達50％，尤其是骨幹飛行員損失更為慘烈，7名飛行隊長中陣亡4人，11名飛行分隊長中陣亡6人。如此慘重的損失，令古賀痛心不已，也是難以承受的，只得於11月12日下令終止“呂號作戰”。
11月13日，聯合艦隊投入“呂號作戰”的173架艦載機中殘存的52架從拉包爾撤回特魯克，而填補拉包爾航空力量空白的是從馬紹爾群島等地調來岸基航空兵，這些新調來的飛行員大多數都是素質比較差的“菜鳥”，從而使拉包爾的航空力量和艦載航空兵均受到極大削弱。
從此次作戰中充分暴露了日本海軍航空兵的弱點，戰爭開始前的三十年代，日本海軍航空兵挑選、訓練飛行員的要求非常嚴格，飛行員的挑選是從1500名應徵者中初選出70名飛行學員，這70人在航空學校數月的淘汰訓練中最終只有25人成為正式飛行員，從最初的1500名應徵者到最後的25名飛行員，淘汰率高達98％！經過如此高的淘汰率，所產生的飛行員自然是百裡挑一的佼佼者，飛行技術和空戰素養均勝過美英飛行員，因此在戰爭初期，日軍飛行員的綜合素質明顯超出盟軍飛行員一籌。
但自中途島戰役之後，大批戰爭前培養的精銳飛行員在作戰中損耗，加之日軍與海南部隊不同，最優秀的飛行員不是作為飛行學校的教官來培養教導新手，而是都派往戰鬥部隊，所以後勁大大不及海南部隊。一旦損失大批飛行員，就只能以縮短訓練時間的方法提前結束飛行學員的訓練，將其補入戰鬥部隊，這樣一來，飛行員的綜合素質就大大降低，因此作戰中的損失就越來越大，而由於損失加劇，就只能一再壓縮飛行訓練的時間，使飛行學員能儘早結束訓練補入作戰部隊。如此形成了損失越大，新飛行員訓練越不充分；而新手的訓練越不充分，又造成了損失越來越大，如此惡性迴圈，成為戰爭中日軍航空兵最致命的弱點。
雖然日軍重巡洋艦部隊和航空部隊的反擊均未收到預期效果，南太平洋的日本陸軍仍堅持以反登陸手段確保布干維爾島。為配合陸軍的反登陸作戰，草鹿組織了四支艦艇編隊，以“天霧”號、“月”號、“卯月”號和“夕風”號4艘驅逐艦組成運輸隊，負責運送步兵第五十四聯隊第二大隊的400名官兵；以“大波”號、“卷波”號和“長波”號3艘驅逐艦為警戒隊，負責為運輸隊提供直接護航；以“阿賀野”號輕巡洋艦、“若月”號、“風雲”號和“浦雲”號驅逐艦組成第一支援隊，負責支援反登陸部隊的作戰；以“能代”號輕巡洋艦、“草波”號、“藤波”號和“時雨”號驅逐艦組成第二支援隊，負責迎擊海南部隊艦艇；海上總指揮為第十戰隊司令大衫守一海軍少將。草鹿還同時將“夕 ...
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