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全面抗战爆发时，中日两国国力相差悬殊，仅以军力而言，双方就不在一个层次上。中国仅仅在现役军人数量上多于日本，但由于经济能力和动员水平很低，潜在的兵员数量也毫无优势。除此之外，中国在军事力量的所有方面都大大落后于日本。日本有完整的军事工业能力，能够大量生产各种军事装备，包括航空母舰在内的各种舰船和飞机，中国仅能生产少量简易轻型武器。中国几乎没有重型武器的生产能力，海军力量与日本相比基本可以忽略不计。仅以空军而言，当时日本的军用飞机年生产能力在千架以上，中国的飞机只停留在设计层面上，根本没有生产能力，只能从欧美各国购买。开战后，中国空军能够用于作战的飞机约300架，中国的飞行员数量也很少。按照在华考察的陈纳德所述，“航空委员会飞机档案上的五百架飞机只有九十一架能适应战斗的需要”
。卢沟桥事变后不久，1937年8月，中日两军在上海地区开战，弱小的中国空军虽然英勇作战，沉重打击了日军的嚣张气焰，但自己也损失严重。到1937年11月南京失守前夕，中国方面的作战飞机几乎丧失殆尽，完全失去了制空权，日机频繁轰炸中国各地，对中国的民心士气影响巨大。在《中苏互不侵犯条约》秘密谈判期间，1937年8月14日，国民党中央执行委员张冲就以蒋介石个人的名义，向苏联驻华大使鲍格莫洛夫提交了一份军火合同草案，要求苏联提供350架飞机、200辆坦克和236门大炮，其中300架飞机、136门大炮和全部坦克要在合同签字后一个月内交付。草案还要求苏联派遣飞行员、航空技师、炮手和坦克手，来华训练中国军人。蒋介石还决定派遣王叔铭率领7名飞行员、2名机械师，去苏联接收武器。
1937年8月17日，苏联同意中方提议，并且要求在莫斯科进行谈判。蒋介石急于得到苏联援助，1937年8月20日，致电驻苏大使蒋廷黻，说明他派沈德燮赴苏联，请蒋廷黻帮助沈与苏洽商，要求获得驱逐机200架、重型轰炸机（双发动机）100架，先聘苏联飞行员二三十人，驾驶飞机到兰州后再飞回新疆驾驶飞机回甘肃，往返十多次把飞机运完。“其联络路决取道新疆，并请供署派若干武官在新疆购备多量汽油存储以便飞行，盛世才已复电赞成此事。”
但此时还处于《中苏互不侵犯条约》秘密谈判阶段，苏联方面担心秘密暴露而不愿意接待。
为了争取得到苏联的军事物资援助，在《中苏互不侵犯条约》签约后，考虑到苏联军火援助的重要性，中国方面决定提高赴苏谈判代表团的规格，1937年8月23日，蒋介石任军事委员会参谋次长杨杰为特派军事代表团团长，国民党中央执行委员张冲为副团长，陆军少将黄光远为随团秘书，还有王叔铭、蔡庆华、夏全铎、余人翰、刘唐领等人，分成空军、坦克、步兵、炮兵等几个小组，一共40多人，为保密起见，代表团以“工业部赴苏实业考察委员会”名义赴苏联访问，与苏联谈判对华军事援助问题。杨杰率团出发之前，1937年8月22日，蒋介石在召见杨杰的谈话中，要求他的工作目标是尽力促成苏联出兵参战，同时获得苏联的军火物资援助。
以杨杰为首的代表团组成后，于8月27日飞抵西安，拟经西安、迪化飞往莫斯科。杨杰飞抵西安的同一天，在南京的陈立夫同鲍格莫洛夫已就军火供应问题粗略达成协定，其要点为：（1）贷款总额为1亿中国元；（2）条约以英镑形式缔结；（3）贷款从提供后第2年开始分5年偿还；（4）供应200架飞机和200辆坦克；（5）全部贷款的3/4以金属偿还，1/4可为茶叶或其他消费品；（6）细约由杨杰代表团到莫斯科商定。同一天，蒋介石接见了鲍格莫洛夫，进行了长时间谈话，蒋向苏联表明了抗战到底的决心，并提出希望苏联能够转让部分其刚从美国获得的高速轰炸机，同时希望苏联政府允许苏联飞行员以志愿者身份加入中国军队。蒋还要求苏联尽快解决立即派遣部分苏联飞机和飞行教员前往甘肃的问题。
如前所述，苏联希望中国抗战以拖住日本，消耗日本实力，从而帮助苏联从东西受敌的困境中解脱出来。苏联的战略意图是集中力量用于西线，并不想在东线直接与日本作战，因此蒋介石要求杨杰促成苏联参加对日作战的目标，由于不符合苏联国家的战略利益，这项使命是注定不可能完成的。当时中国驻苏大使蒋廷黻通过观察思考，已经悟出了苏联的这一国策。但为鼓励中国的抗战意志，苏联方面在许多场合对中国暗示其参加对日作战可能性，因而使得包括蒋介石在内的许多中国政要产生了苏联将参战的想法。杨杰初到莫斯科，由于苏方对于中国的军火要求大力支持，杨杰、张冲等人对于苏联参战产生了不切实际的想法，但经过多次督促要求，苏联始终没有参加对日作战，杨杰的这项使命未能达成。杨杰代表团在苏联工作的最大贡献，是完成了苏联向中国提供军事援助的具体内容。实际上杨杰代表团到莫斯科真正需要解决的是两大问题：一是进口军火的数量和种类，二是进口的运输线路（运输线路问题见后面的叙述）。对于第一个问题，当时几个小组根据抗战需要和中国军队的实际，提出武器装备购买计划，报国民政府批准，并提请苏联方面征求意见。
1937年9月8日，杨杰代表团全体成员乘坐苏联政府飞机到达莫斯科，开始与苏方秘密会谈。苏联方面非常重视这次外交活动，杨杰9月9日日记记载：苏联国防人民委员伏罗希洛夫元帅“热诚爽快，即说可开始研究商洽问题。对于予之请求，完全应允”。“晚七时伏元帅派拔也夫及拉宁来寓商洽，予将所希望各物及开始输送时间告之，彼二人一一记录，会谈内容详备忘录。声明一二日内详为计算，由伏元帅批定后即可开始运输矣。”“此种顺利之交涉，在世界上、国际（场）合中可称空前圆满。”
杨杰一行到莫斯科的时候，宋庆龄作为苏联政府和斯大林的特邀贵宾正在莫斯科。宋庆龄向苏联政府部门和人民宣传中国的抗战形势，她先后三次同斯大林会见，极力争取苏联援华抗日。为了表达对考察团人员的慰问，宋庆龄专门在中国驻苏联大使馆宴请了考察团的领导和部分团员。中国驻苏大使蒋廷黻，大使馆武官、商务参赞、考察团团长杨杰，副团长张冲，秘书黄光远，空军组长王叔铭和翻译刘唐领等人出席。宋庆龄在致辞中对考察团的工作表示赞赏，认为国内国共两党合作抗日，从苏联洽购武器，符合孙中山生前倡导的三大政策和打倒帝国主义的遗愿，并表示感谢苏联政府和人民的援助，希望全国人民团结一致，把抗日进行到底。
在决定援华抗日的同时，苏联方面对于中国的抗日决心并无把握，担心中国会同日本妥协。苏联尤其不想激化与日本的矛盾，不愿意刺激日本而引起苏日冲突，所以特别在意援华行为的隐蔽性。这种心态，不仅在中国全面抗战之初，即使到了中国抗战后期的1943—1944年依然如此。为了保密，杨杰率领的中国代表团到莫斯科后，苏联方面安排他们居住在距离莫斯科40公里远的一处郊野别墅院内。这个别墅是苏联政府高级官员的休养场所，院内景色宜人，有树林、湖泊、游船、跑马场、各种球场（包括网球、排球、台球等）、射击场等设施，别墅前有花坛、喷水池等，楼房之间有柏油小路通往林区和湖泊，大棚中种植着蔬菜和瓜果，冬天也能吃到鲜嫩的黄瓜。苏联方面为保密工作安排之周密，从当时发生的一件小事上可见一斑。有一次，时任中国驻苏联赤塔领事的焦绩华在莫斯科租用一辆小汽车去别墅见杨杰，到达门口时杨杰及许多随同人员出来迎接。但送焦绩华来的汽车司机立即就被扣留了，苏方管理者解释说，因租车来这里的情况是首次发生，司机看到了这里有很多中国人，倘若以后日本人租用这辆车时司机可能会不慎吐露今天所见，这样就会影响大局。苏方表示，将安排司机离开莫斯科去其他城市。
在此以后，杨杰等人在苏联采办军火和航空器材时，都是直接与苏联国防部长接洽，而不通过苏联外交部或外贸部，苏联方面也不通过其外交部或外贸部与中国商洽，目的都在于保密。
由此可见苏联方面对中苏军事合作会谈的保密程度，也可以看出苏联最高领导集团对于远东地区的中日战争用心之深邃缜密。
1937年9月9日至10月4日，中苏谈判一共进行了四轮，内容是苏联向中国提供军火的品种、数量和方式。
《中苏互不侵犯条约》签订后，苏联国防人民委员伏罗希洛夫元帅负责主持对华军事援助计划，但最终决策者是斯大林。杨杰等人到达莫斯科后不久，苏方陪同的一位将军就通知考察团，苏联最高统帅斯大林拟接见考察团一行，考察团需在最短时间内拿出初步方案，并对口协调苏方有关人员参与中方工作。在与苏方人员接触的过程中，中国方面人员了解到斯大林的脾性和专断特征，知道最终的援华方案必须得到斯大林同意才能实施。所以，中国方面必须把自己的战况和需求讲得清楚具体，才能够得到斯大林的同意。
尽管在出发前考察团就根据抗日战场情况拟制了急需的武器装备清单，但要在很短时间内对照苏联能够提供的武器对采购方案进行调整细化，仍然需要做许多工作，主要面临三大问题：首先是苏联对于卖给中方的武器有限制，不是中国想要的武器装备都能买到；其次是苏联不愿意刺激日本，因此非常顾忌国际影响，特别是苏联为避免日本方面出现强烈反应，要求除少量武器（主要是飞机）在苏联组装完整后直接运到中国之外，大部分武器都要以零部件形式运到中国国内再进行组装，这在数量、运输计价等方面都带来了非常大的麻烦；最后是苏方要求中国对支援的各种武器制定出具体透明的分配和使用计划，这需要国民党最高层来确定。面对这些紧迫的任务，杨杰领导考察团立即分工投入制定采购方案的工作之中，考察团成员日夜忙碌，连睡觉吃饭的时间都要压缩。经过紧张的工作协调，考察团终于在斯大林会见前把方案做了出来。
在接受斯大林接见时，杨杰向斯大林介绍了中国的抗战情况，特别是讲述了中日双方武器装备方面的巨大差距。杨杰告诉斯大林，全面抗战爆发时中国军队共有各类飞机近600架，两个月来被日军直接毁于地面的飞机达400多架，现在中国空军几乎丧失了作战能力，日本航空兵在中国天空肆意横行，对于在中国轰炸的时间、地点、目标和破坏程度，几乎任意选择。他们想飞到什么地方就到什么地方，想轰炸什么目标就轰炸什么目标，想怎么轰炸就怎么轰炸，中国方面损失非常严重，中日战争前景堪忧。杨杰还向斯大林举例说明了几个日军轰炸中国目标的例子：7月10日，日军对北平进行4次轰炸，造成了中国4 000多人伤亡；7月13日，日军轰炸天津，中国3 000多人伤亡；8月13日，日军轰炸上海，中国1.2万多人伤亡；8月中旬后日军连续轰炸南京，每天都有数百名平民死亡。
在认真听取了杨杰的报告后，斯大林说只要中国国共两党真诚合作，中国全国人民团结一致，胜利一定属于中国。并且表示苏方将尽力满足对于作战物资尤其是对作战飞机的需要。斯大林还详细询问了苏方工作人员援华方案的情况，原计划不到半个小时的会见，实际持续了一个半小时。后来，在1937年11月11日的会见中，斯大林向杨杰说因为中国没有建立起国防工业才受到了侵略，希望中国能够有抵制侵略的军事工业。他表示苏联愿意帮助中国建立军事工业，建议由苏联帮助中国建立企业制造飞机和大炮，发展石油工业。
由此可见，苏联当时对于援华抗日的积极性。
在中苏第一次会谈后，1937年9月10日，苏联国防人民委员伏罗希洛夫关于苏联国防人民委员部谈判小组与中国代表团会谈的内容、苏联国防人民委员部就落实对中国的军事援助和武器构成所提建议的秘密报告，以及苏联国防人民委员部谈判小组与中国代表团第一次会谈的记录，被送给了斯大林：
……
2. 通知中国代表团，我们同意出售Cь（中型轰炸机）2个大队——62架；И-15（歼击机）2个大队——62架；И-16（歼击机）3个大队——93架；YTИ（教练歼击机）8架，总计225架飞机。
3. 拒绝中国人关于出售重型火炮的请求——这种口径的火炮我们自己也很少。如遇中国人一再请求之极端情况，则向其出售不超过50门122 mm榴弹炮。
4. 准许向中国代表团展示和提供以下武器的战术技术资料：Cь、И-15、И-16飞机；带瞄准具的高射炮；45 mm反坦克炮；T26坦克。
5. 就是否可能向我们购买汽油和其他油料给予中国人原则上肯定的答复。
6. 同意向中国派遣教练员，其数量和专业应在最后敲定所购武器品名后明确。
全面抗战爆发时，中国能够用于作战的飞机只有91架
，战争一开始就遭受很大损失。全面抗战开始不久，日军就全面掌握了中国战场上的制空权，对中国的抗战力量和人民生命财产造成了极大的威胁。1937年8月，国民政府要求苏联提供200架驱逐机和100架重型轰炸机。
9月9日在商洽购买苏联武器的第一次会谈中，中国方面提出，8月27日陈立夫同鲍格莫洛夫达成的协议中关于200架飞机的数量太少，应增加到350架，包括重型轰炸机100架、轻型轰炸机100架、驱逐机150架，另需聘苏联教官、技师70人。苏联方面同意立即从9月15日开始调运首批飞机共225架来华。同时苏方还同意派教练及技术人员来华，包括C-5重型轰炸机、И-15、И-16歼击机的飞行教官、仪器教官、技师和总工程师等
，具体包括“拟聘请贵国教官、技师，计重轰炸教官十五员、轻轰炸教官十员、驱逐教官八员、飞行教官七员、技术人员三十员”
。后又提出要求苏联派遣教练人员：“飞行教官：每十架一员。飞机修理师：每队（九架至十五架）一组（每组若干人，由贵方决定之）。战车教练官：由贵方决定之。高射炮教官：一员。”
伏罗希洛夫决定派遣教练及技术人员89人。
此外，还需要苏联供应飞机零配件、汽油、润滑油、航空炸弹、机枪子弹等物资。当时中国方面还要求苏联提供战车82辆、重炮138门、载重汽车6辆、机踏车18辆。不过，除了飞机、战车和汽油，其他的要求都需要在参观各种兵器后依照协定数目的余款再行确定。杨杰说：“现因敝国战事紧急，需要飞机甚殷，故飞机须先设法运往敝国，其他兵器之运搬，可于研究路线及方法后，再行决定。”
9月11日，在第二次谈判中，拔也夫和拉宁代表苏联方面表示，对于中国方面“所需各物，尽量一次给与”，这使杨杰等人感觉交涉“进行之顺利，实出意料之外”。9月17日双方第四次会谈也是“结果圆满”，苏联对于中国方面的要求完全答应，并且替中国方面考虑和筹划运输问题，“所给各物均已准备完竣，只待运输”
。此后苏援飞机未能及时到达中国，是由中途各机场汽油及设备没有准备妥当导致的。
当时中国几乎没有重型武器生产能力，非常需要苏联提供火炮和坦克。为购买苏制火炮和坦克，杨杰代表团中的夏全铎、余人翰参观火炮试验，在观看了火炮的战斗演示后，中方代表对苏军火炮战术技术性能感到满意，只是感觉其重量过大（10吨），不便于运输。对于苏联反坦克炮和坦克的性能也很满意，认为苏联高炮命中率很大，反坦克炮品质及性能均甚优异，强于德制同类武器，决定大量购买。在听取专家意见后，9月14日，杨杰又召开了代表团全体会议，研讨购炮问题。中方很快同苏方就购买火炮和坦克问题达成了协议，购高炮20门，附加照空灯、听音机及其他仪器全套，炮弹4 000发；反坦克炮50门，炮弹7.5万发；战车82辆，外加修理车5辆，炮弹12.3万发，子弹369万发。苏方同意派若干教官和修理技师对中国军人进行培训使用这些兵器。
由于苏联方面大力支持中国抗战，中苏谈判过程比较顺利。在初次交涉后，杨杰就说：“此种顺利之交涉，在世界上，国际场中可称空前圆满。”在9月11日的日记中，杨杰说：“晚拔也夫及拉宁来作第二次会谈……对于所需各物，（苏联）尽量一次给与，且开价极低，一切愿望中国胜利之热诚处处表现。彼二人走后，即将所得结果详报委座，并约于十三日检视各物。予到苏联任务可算大体完成。其进行之顺利，实出意料之外，愉快非常，喜而不寐，直至夜二时半始解衣就寝。”
在9月12日的日记中，杨杰又说：“委座真电询飞机何时起飞，其数量若干。当即呈复，重型轰炸机七十架，驱逐机一百六十五架，于十三日试验完竣后，即请苏方起飞输华。”
在谈判期间，中方代表不断向蒋介石汇报情况，蒋也向中方代表提出要求。例如，蒋介石曾经想要空袭日本，要求购买苏联超重轰炸机。9月20日，杨杰、张冲致电蒋介石，说蒋反复要求购买的巨型四发动机超重轰炸机，苏联“已允拨六架，航力十六小时，可搭载四十武装兵，加聘高级教官、技师六员”
。除飞机之外的其他武器，蒋介石也随时致电杨杰，要求向苏联购置。1937年9月29日，蒋介石致电杨杰、张冲：“轻机关枪需用甚急，可否购买一万枝，配足子弹，与第一批武器同时起运更好。”
在苏联方面支持配合下，中苏谈判进展顺利。1937年10月4日，中苏双方就运输问题达成共识后结束了谈判。到10月下旬，苏联首批援华飞机就到达了中国战场。
根据斯大林的指示和苏联国防人民委员部的要求，中方代表团迅速将拟采购的武器装备清单递交苏联国防人民委员部。由于中国抗战形势紧迫，在中苏双方尚未达成交易协议的情况下，苏联就向中国提供了武器装备的援助。苏联的援华飞机最早于1937年10月2日飞抵中国，但直到1938年3月1日，中苏双方才商订了第一笔5 000万美元的借款协定草案
，履行该笔借款的三个合同则分别是在3月3日、11日、22日签订的。在两国贷款协定和购买军火合同尚未签订的情况下，苏联就决定提前向中国援助武器装备，这打破了国际惯例。
为了早日把苏联援助的武器装备运用到中国的抗日战场，考察团从9月10日开始，按照任务分工到苏军指定的地点接受相关武器的专业培训。由于饱受日本飞机轰炸之苦，中国首轮武器采购的重点是飞机，机组人员的培训任务也最为繁重。由于前线战事紧张，培训中的理论课安排很少，主要是进行飞行训练。这次来苏参加培训的中国飞行员，本已在国内接受过系统训练，都有近千小时的飞行经历，他们在培训中认真的学习态度和出色的表现受到了苏联同行的称赞。在试飞中，最危险的是单座飞机飞行，在苏联教官做完示范飞行后，即由中国飞行员驾机进行训练。据后来担任国民政府空军总司令的王叔铭回忆，当时苏方飞行员这方面的成功率不到90%，但中国飞行员在100多次单座飞机试飞中都圆满地完成了任务，没有发生任何事故。担任考察团空军组俄语翻译的刘唐领在回忆文章中说：
这一批中国歼击机飞行员在抗日战争以前，已经受过长期严格训练，抗战开始后，又参加过空战，颇有飞行经验。在掌握苏联新飞机的操纵技术以后，他们艺高胆大，在第二次试飞时，做了翻身飞行表演。苏联教官在地面上见状，大惊失色，以为飞机发生故障，赶紧用无线电话联系，问他们出了什么事故。飞行员回答说，一切正常。然而苏联教官却余怒未息，马上要他们降落，对他们进行了严肃的批评。从此，中国飞行员严谨地按照苏联教官的指示受训。
从1937年9月10日到9月20日短短的10天时间里，中方人员全部掌握了采购武器的基本性能和使用方法，速度之快，即使是在战时也是惊人的。之后，中苏双方一起对首批运往中国的武器进行清点、装载。1937年10月1日，中国考察团的人员聚集到了武器采购的最后集中和交接地点苏联中亚城市阿拉木图。苏方派出的航空器材交接代表是空军少校萨罗费约夫，而中国方面因国内战事紧张，派不出人员来，考察团就指派了翻译刘唐领代表军委会和航空委员会办理航空器材接运手续。第一批航空器材交接事务由空军组组长王叔铭办理，10月2日王叔铭带领第一批飞机回国后，就由张矩祖飞机师继续办理器材接收手续。张矩祖乘第二批飞机飞回国后，由刘唐领继续负责办理接收手续。在王叔铭、张矩祖等飞行员相继离开阿拉木图回国后，负责接收航空器材任务的就只剩刘唐领一个人了，但刘唐领不懂飞行业务，无法进行飞机的试飞，在与苏方萨罗费约夫协商之后，确定飞机的装配、试飞和运送任务，全部由苏联方面的人员承担。
当时苏联飞机各个部件分别由各不相属的专业工厂制造，然后被集中到中央装配厂组装。有些小型飞机如歼击机等因体积小、续航力弱，无法长途飞行，就把飞机的零部件用飞机、汽车、火车、轮船等运到使用地点附近再组装。苏联援助中国的两款战斗机主力机型И-15、И-16型，就是从中央装配厂用火车把零部件运到阿拉木图后再进行组装的。随同这些零部件一起到达阿拉木图的，还有苏联政府派出的帮助中国抗战的军事顾问和飞行员及坦克驾驶员等。苏联机械师在阿拉木图机场不分昼夜地组装И-15、И-16歼击机，然后由王叔铭带领的中国飞行员和苏联志愿飞行队飞行员进行试飞，试飞合格后，由王叔铭与萨罗费约夫分别代表中苏两国政府办理交接手续。
10月2日，空军组组长王叔铭带领部分中国飞行员和苏联飞行员驾驶亲自试飞过的轰炸机、歼击机从阿拉木图起飞，越过边境进入中国，经过伊犁、迪化、哈密飞往兰州。苏联第一批用汽车输送的援华物资，是10月17日从阿拉木图附近土西铁路上的萨雷奥泽克起运的。
在这次采购苏援物资的谈判考察过程中，杨杰代表团2天内完成了武器装备采购的方案修订，10天内掌握了所有武器的操作使用，从1937年9月2日考察团离开中国到10月2日首批苏联援华飞机进入中国，代表团只用了1个月时间就完成了首批武器的采购任务。他们高效率的工作受到了蒋介石的赞许，斯大林也对中国代表团做出了高度评价，要求苏联有关人员向中国代表团学习。
综上可见，中苏关于军事援华的谈判过程和结果，都是令人满意的。
在最后一轮中苏谈判中双方商定，苏联援华物资运输主要通过苏联中亚的阿拉木图，到中苏边境的霍尔果斯口岸进入中国边城伊宁（伊犁），然后沿着伊宁—迪化—哈密—兰州这样一条通道进入中国。随着这一通道的开通和援华物资的增多，苏联中亚城市阿拉木图一下子繁忙起来。欧亚航空线、土西铁路（土耳其斯坦—西伯利亚铁路）和通向中国霍尔果斯的公路都在这里交会，苏联援助中国的军火大多从这里转运，双方往来人员也多从这里乘飞机出发。中国在这里设有总领事馆，中国交通部和军事委员会也有派出机构。考虑到在阿拉木图交接货物任务繁重，1937年十月革命纪念日以后，苏方将萨罗费约夫空军少校调离阿拉木图，派出级别更高的苏联空军少将査列夫斯基接任。
为了运输援华飞机、汽车零配件和燃枓等，应中国方面的要求，苏联组织了庞大的汽车运输队，每队由50—60辆汽车（卡车和油罐车、修理车等）组成，将货物直送中国，最远送到兰州。后来有的送到迪化、哈密、星星峡，由中国新疆、甘肃两省及国民政府组织的运输队，用汽车或驿运送至兰州，再分发国内各战区。由公路运输的援华物资，在距离阿拉木图100公里远的铁路站萨雷奥泽克集中，由中苏双方工作人员验收交接手续，尔后由苏方人员直接驶往中国。承担运输任务的一部分汽车是向苏联借用的，货物运输到中国的交接地点后，返程接运中国偿还苏联借款的矿产品和农产品，如此反复循环。另一部分汽车，是中国向苏联购买的吉斯型汽车。苏联司机驾驶这些汽车把援华物资运到中国后，连车带货一并交给中国使用，他们再乘坐返程的苏联汽车或飞机回国。
为了坚定中国方面的抗战决心，在中日全面战争爆发之前，苏联方面曾经多次向中国暗示将参加对日作战，因此杨杰出使苏联的任务，除商谈军火物资援助外，就是争取苏联出兵参战。1937年10月22日，杨杰奉命向苏联方面探询：若讨论中日冲突的布鲁塞尔九国公约缔约国会议失败，中国坚持抗战的话，苏联是否有参战决心及何时参战？11月11日，斯大林接见杨杰，说苏联尚未到对日开战的时机。次日，苏联国防人民委员伏罗希洛夫再对杨杰解释说，因苏联敌人甚多且西部不稳暂时不能对日作战，目前在积极准备，很快便可以投入对日战争。斯大林、伏罗希洛夫在会见杨杰和张冲时都表示：在中国面临紧急关头时苏联将参战。1937年11月26日，当时南京危急，蒋介石要求苏联参战，杨杰向斯大林和伏罗希洛夫元帅转交了蒋介石请求苏联出兵的电报。1937年12月5日，伏罗希洛夫、斯大林致电蒋介石，称苏联若未受日方挑衅而出兵作战会被认为是侵略行为，日方将因此而改善其在国际舆论中的地位。斯大林开出的参战条件，是《九国公约》签字国全部或其中主要国家的允许以及苏联最高苏维埃会议的批准。在这些条件未满足时，苏联会用各种途径和方法增加对中国的援助，支持中国的对日抗战。1938年夏天，中日之间正在进行武汉会战，此时苏日之间发生了张鼓峰战役，国民政府热切期望苏联参战，杨杰再次奉命向苏联方面提出订立互助条约，要求苏联出兵抗日。苏方提出，只有在日本侵入苏联、英国或美国参战、国际联盟责成各国参战三个条件下，苏联才能对日作战，这实际上拒绝了中国方面要其直接参加对日作战的请求。中国对苏联直接出兵参战的期望，因不符合苏联的战略目标，最后必然无法实现。但在拒绝公开参战的同时，苏联秘密派遣了现役部队以志愿队名义来中国参战。
如前所述，中国政府派杨杰代表团赴苏的使命有两项：最重要的是促使苏联出兵作战，其次是争取苏联向中国提供军火援助。杨杰、张冲等人对苏联国策的理解不足，在赴苏之初，由于在军火援华问题上苏联态度异常积极，使杨杰对于苏联直接出兵打击日本产生了不切实际的想法，误以为苏联会直接出兵，因而对于驻苏大使蒋廷黻在此问题上相对理性的态度不以为然。在代表团争取苏联军火援助的使命完成后，杨杰奉命继续留在莫斯科商洽苏联援华事项，尤其是争取苏联出兵抗日。在接替蒋廷黻担任驻苏大使职务后，杨杰依然多次向苏联商讨催促，但苏联始终没有出兵。后杨杰回国由邵力子接任驻苏大使职务。1941年4月，苏日两国签署了《苏日中立条约》，这一条约的签订，使中国政府数年来拉苏联参加对日战争的努力完全失败。但杨杰等人在苏联争取军火援助的工作还是卓有成效的，受到了蒋介石的肯定。在苏期间，杨杰与苏联国防人民委员伏罗希洛夫元帅洽谈了由苏方向中国提供20个师的武器及其他军火援助等事宜，促使苏联军火源源不断运往中国。由于贡献卓著，杨杰于1937年12月被授予上将军衔，1938年2月被委任为军令部次长，5月被委任为中国特命全权驻苏大使，此时蒋介石给他的任务目标最高是促使苏联参加对日战争，最低是保持苏联对中国的军火援助。1938年11月，此时已经身为中国驻苏联大使的杨杰，又以中国军方代表身份赴法国，期间他来往于苏法两国之间，与法国政府和军方洽谈合作，争取法国借款和军火方面的援助，直至1940年1月回国，他为争取苏联和法国援助中国抗日做出了重要贡献。
在由南京赴苏谈判途中，杨杰代表团途经兰州、迪化时，即与当地政府官员就苏联援华物资运输交通线开通的有关问题进行了沟通。1937年8月28日，杨杰一行在兰州短暂停留，杨杰、张冲等会晤了主政甘肃的朱绍良、主政青海的马步芳等西北地区军政要人，对中苏交通线建设及苏联军援物资运输接管问题进行了商讨。之后，杨杰代表团在迪化，又要求操纵新疆省实际权力的边防督办盛世才做好苏联援华军火物资的转运工作。对于开辟苏联援华道路问题，甘肃省主席朱绍良和驻防河西走廊的马步芳胞兄马步青、实际操纵新疆政府的盛世才等人，均表现出了积极态度。
至于苏联军援物资的运输路线问题，当时主要考虑了两条路线：一条是从苏联阿拉木图经过霍尔果斯口岸入境，然后经过伊犁、迪化、哈密到兰州。这一条路线是古代中国通向中亚西亚和欧洲的丝绸之路的北线，沿途有一些小城镇，运输队容易获得食宿和补给保障，此线距离日本侵略军占领区比较远，运输安全能够得到保证。另外一条是从苏联的西伯利亚城市伊尔库茨克经外蒙古的乌兰巴托到兰州。这条线路多通过大面积的沙漠戈壁，沿途城镇很少，运输队难以获得食宿和补给保障，而且该线路距离日本在内蒙古地区的占领区较近，运输安全无法得到保证。最后确定采用由阿拉木图经伊犁、迪化、哈密到兰州的线路。后来在实际上，也有少量物资是从伊尔库茨克空运过来的。
在苏联，杨杰代表团也与苏方讨论了军火物资的运输路线问题。当时考虑有陆海两条线路：一条是陆路通道，自阿拉木图经霍尔果斯口岸进入中国境内，然后经过伊犁、迪化、哈密、安西、肃州，到兰州，这主要用于运输火炮和飞机配件。根据苏联方面的估算，从阿拉木图用汽车把军火运到达兰州，需要用147天，即将近5个月的时间。
与这条陆上通道并行的还有一条从阿拉木图到兰州再到汉口的航线即“空中桥梁”，飞机零部件由莫斯科起运后到阿拉木图装配，再经过空中桥梁到中国。另外一条是海路通道，由苏联南部黑海海港敖德萨、塞瓦斯托波尔起航，经过博斯普鲁斯海峡、马尔马拉海、达达尼尔海峡进入地中海，通过苏伊士运河和红海进入印度洋，到英国属地缅甸的仰光港，再通过拟建之中的滇缅公路运至中国腹地，或者由印度洋穿过马六甲海峡进入南中国海，运至香港后再转至内地，或通过法属越南的海防港经滇越铁路运进中国内地，整个航程大约需要25天。海上通道虽然耗时较短但危险极大，因为除路途漫长、途中经历多国水域外，尤其是考虑到法西斯掌权的意大利可能会加入反共产国际协定（意大利于中日全面战争开始不久就于1937年11月加入了该协定），成为日本的盟国，意大利可能会从中阻拦苏联援华。鉴于此，加上空中航线成本高昂且运量有限，中苏双方确定主要运输还是通过中国西北的陆上线路。1937年10月4日，中苏在第四次谈判中就运输问题达成共识，双方谈判结束。不过，还是有一些苏联军火通过海路运到中国，中国政府特许几艘英国货轮运送苏联武器。第一次海运苏联军火的2艘货轮于1937年11月从塞瓦斯托波尔港出发，1938年2月初到达香港，上载有汽车和装甲车
，紧接着又有2艘运输苏联援华军火的货轮到香港，这两批海运军火价值中国法币2亿元以上。
随着其后中苏之间西北国际大通道的开通，苏联的援华军火物资就不再通过海道运输了。