1952年初，美國空軍在其“絞殺戰”失敗以后，為恢復平壤以北地區的“空中優勢”，特從國內調來一批有作戰經驗的校級飛行員和新式航空裝備，并從1月份開始以“飽和轟炸”代替“絞殺戰”。此時，蘇軍進行換防，空3師也結束了第1輪作戰。志愿軍空軍的新部隊空15師、空12師、空17師即將進駐安東地區進行實戰鍛煉。空軍首長命令空4師再于1月16日進駐安東進行第4輪作戰，掩護平壤以北的交通運輸線和帶領新部隊進行實戰鍛煉。

為了加強戰區引導指揮，副師長夏伯勛到朝鮮博川開設輔指，對我機進行輔助引導。空4師進駐安東完成新飛行員的戰區航行后，于1月30日開始單獨作戰，帶新飛行員打小機群。從2月3日開始協同友軍打大機群，至2月9日的1周內，同F—86進行了5次空戰，擊落敵機3架。但因新飛行員戰斗動作劇烈，連續發生3架飛機高空停車事故。2月10日晨，雷達發現平壤以北有10余批100多架敵機在鐵路線上空活動。蘇軍起飛4個團的兵力，在南市、龜城、宜川地區與F—86機群空戰。空聯司指揮所令4師起飛兩個團到軍隅里打戰斗轟炸機。

7時30分，4師起飛34架，由10團團長阮濟舟(代號201)領隊。10團至大館洞上空，與F—86的阻擊機群空戰。12團編隊過江后與10團失去目視聯系。張積慧所率12團3大隊又與團編隊失去目視聯系。趕隊中，張積慧(代號 223)和僚機單子玉(代號230)在泰川上空發現尾后有敵機偷襲，張、單遂即向左急側滑上升，當敵機沖前時即俯沖追逐，纏斗追至博川附近將敵機擊落。在脫離攻擊中又將另一架敵機擊落。但此時又遭遇敵機群，張、單均被敵機擊中。張積慧跳傘成功，降落于博川郡青龍面三光里;單子玉跳傘未成，壯烈犧牲。此戰我機共被擊落3架。

方子翼覺得，這一仗打得并不好，敵我損失得不償失。幾天來，4師都在檢討原因。2月15日晚，突然接到空軍首長向空聯司和空4師發來的電報說：據美國合眾社華盛頓2月l 2日報道，得知美國的“空中英雄”戴維斯于2月10日在朝鮮北部上空被擊落，令4師“即速用一切辦法查明，戴維新是被我空4師擊落或被友軍擊落或被高射炮擊落的。”經空聯司再三核對，10日上午只有12團的部隊在清川江地區作戰。4師接到指示后，即于2月16日和18日連派兩個調查小組入朝實地調查。結果，在博川郡青龍面三光里北面2里處山坡上，找到了戴維斯的飛機殘骸。機型F—86 E，機號307。它與張積慧的飛機殘骸相距很近，張積慧傘降點距此地僅500米。戴維斯的尸體還在飛機座艙里，在戴的尸身上找到了他的飛行帽、手槍、血型牌和飛機護照。據志愿軍50軍149師的部隊反映，張積慧和戴維斯二人落地的時間相差很近。149師還給空4師寫了證明材料，與張積慧匯報的情況相符。空聯司最后確認：戴維斯為張積慧所擊斃。

喬治·阿·戴維斯，是美國空軍第4聯隊334中隊的少校中隊長。他有3000多小時的飛行閱歷，在第二次世界大戰中戰斗飛行266次，被美國空軍當局譽為“百戰不倦”、“特別勇敢善戰”的“空中英雄”。他于1951年8月來朝到被擊斃，執行作戰任務60次，戰績為14架，是當時朝鮮戰場上戰績最高的“王牌駕駛員”。美國遠東空軍司令威蘭于2月13日發表特別聲明，承認戴維斯的被擊斃“是一個悲慘的損失”，“是對美國遠東空軍的一大打擊”，“給在朝鮮的美國噴氣機飛行員帶來了一片暗淡的氣氛。”

擊斃戴維斯具有重大意義，對敵軍是一大打擊，對我軍是一大鼓舞。總政治部將張積慧的事跡通報了全軍，給張積慧記特等功一次，空軍于1952年12月授予張積慧“一級戰斗英雄”榮譽稱號。空4師在此輪作戰中，本著“熱心帶領、負責掩護”的精神，先后帶領了空15、12、17師進行實戰鍛煉(抗美援朝期間，空15師總戰績為擊落擊傷67架，空12師為68架，空17師為26架)。為了打好仗，指戰員們自發地開展了戰前“出情況、想辦法、訂方案”的獻計獻策活動，戰后“評指揮、評動作、評紀律”的三評活動。這些活動，對提高部隊的戰術素質、作戰能力和組織紀律性，起到了很好的作用。這次參戰到5月30日止，空4師在4個半月的作戰中，共戰斗出動193次，1793架次，空戰20次，擊落敵機17架、擊傷10架，擊斃了戴維斯。自己被敵擊落擊傷6架，戰斗事故損失2架。完成預定的作戰任務后，于1952年5月30日轉回遼陽基地。