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1891年，日本陆军从法国引进容量350立方米的新型热气球并以此为契机重启了中断已久的军事航空科研工作。1894年的中日甲午战争期间，日本曾尝试将“国产”气球投入实战，但是因为材料不过关而作罢。在气球技术方面落后的事实迫使日军加快了研发进度。1900年，日军将山田猪三郎研制的大型热气球采纳为制式装备，随后在1903年，陆军研制了更加轻便的绢制热气球并在实战演习中取得了良好成绩。
总体来看，日俄战争爆发前日本空中部队的发展并无值得注目之处，但是日俄战争期间的作战需求推动了陆海军航空部队的迅速发展，日本以气球部队为代表的航空部队也完成了在中国本土的首次实战。
日俄战争期间，陆海军曾分别组织了隶属陆军省和联合舰队的气球部队。海军气球部队于1904年7月到达旅顺，但是由于降雨频繁和器材不充足等原因最终未能参与作战，并于同年9月解散。
战争期间主要执行实战任务的是陆军“临时气球队”。
1904年6月2日，日本陆军大臣寺内正毅命令陆军电信教导队编制临时气球队，由河野长敏少佐担任队长，德永熊雄大尉担任技术主任，并于同日发布了《临时气球队编成要领》，要领中规定该部队的主要任务为侦察和通信联络，其物资装备等由陆军省统一调配，部队编制完成后需要向陆军大臣及陆军参谋总长汇报。这些规定证明该部队是直接接受陆军省指挥的特殊部队，也证明日本陆军对于该部队重视程度之高。在人员设备方面，该部队有各类兵员186人、各型运载车辆62辆、驮马81匹
，作为一支首次投入实战的空中部队其规模是比较可观的。
1904年8月3日，临时气球队登陆大连并编入日军第3军。8月18日，日军松冈大尉搭乘气球于茅道沟上空对俄军进行侦察，这也是日本航空部队在中国本土的首次升空作战。此后至10月3日，临时气球队共升空作战14次，比较有代表性的战例是8月23日，日军大村大尉搭乘气球升至600米高空对旅顺港内的俄军舰艇状况、数量及旅顺市内情报和俄军炮台、要塞情报进行了详细侦察，为日军作战提供了重要参考。在8月24日，临时气球队又搭载海军参谋人员对旅顺港进行了两次侦察并演练了拍照侦察等新型航空侦察科目。
在日俄战争结束后日军大本营发给临时气球队队长河野长敏少佐的嘉奖令中可以一窥该部队的大致作战经过以及日军对于航空部队军事价值的肯定：“8月23日，在我军进攻旅顺要塞的同时，临时气球队的侦察活动使我们掌握了俄军后方部队的行动。8月24日，气球队探明了旅顺港内俄军军舰的虚实和所在位置，并掌握了旅顺市区内的俄军防线。10月2日，气球队在海巤山上空对我军的炮击进行观测，帮助我军完全掌握了躲在暗处的敌军舰艇。气球队的上述种种作战行动对我军作战产生了巨大帮助。”
这证明，通过气球部队的首次侵华实战，日军高层意识到了空中兵器在军事领域不可替代的重要作用。虽然此时其尚不具备直接进攻敌军的能力，但是气球升至数百米高空居高临下进行侦察的优势是以往传统地面侦察手段所不具备的。因此在日俄战争结束后，日军立即命令河野长敏总结作战经验并于1906年10月在陆军电信教导大队内成立常设气球班，1907年10月日军将气球班扩编为气球队，并继续由河野长敏担任队长，同年11月该部队参加陆军特别大演习并取得了良好的成绩。
在此之后，随着1909年“临时军用气球研究会”的成立，日军对于军事航空技术的发展重点逐渐从气球转向飞机。
虽然在1877年的西南战争期间日本曾组建过气球部队，但是该部队并未参加实战，因此从各种意义上看，日本航空部队第一次真正投入实战是在中国领土上完成的，其诞生的目的就是成为帮助日军更高效展开侵略活动的工具。这证明其在形成之初就带有强烈的侵略性，中国大陆正是其进行侵略的首要目标。在日俄战争期间，日本海军的气球部队因为天气因素而未能参与实战，日本陆军的临时气球队也因为天气影响，在两个月的时间内仅执行了14次侦察任务，证明中国大陆的气象情报可以在很大程度上影响日本航空部队的作战情况。因此，为了保证在将来的侵华作战中航空部队可以充分发挥作用，日军有必要展开包括调查气象情报在内的各种类型的侵华航空布局。此外，日军在1904年6月建立临时气球队，8月初就将该部队投入侵华作战中，在实战期间日军演练了空中侦察、航空拍照、炮击观测等全新的作战科目并深刻地意识到了航空部队的巨大威力，在战后也加快了相关技术的研究速度，证明日军将中国大陆视为其航空部队演练新兵器、新战法并进行经验总结的实战练兵场，相关实战经验也被用来推动自身的进一步发展。