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轰炸东京最初的方案是由洛(Francis S.Low)海军上校提出的。他在基地上看到新型双发轰炸机从航空母舰上起飞作模拟攻击演习的情景后,一个由航空母舰上出动轰炸机轰炸东京的设想便油然而生。这个设想经过详细的评估,终于成为正式的作战方案,并由杜立特加以具体化。杜立特认为:轰炸的目标应是东京的工业中心,这可收到物质与心理上的双重效果。物质方面可以制造工业的混乱和生产停滞,心理方面可以使日本感到后方空虚,迫使从海外战线调回军力,从而减轻对盟国的军事压力。
围绕着这个作战方案,美国作了一系列的准备工作。
一九四二年二月一日,两位驾驶员由“黄蜂”号(USS Hornet)航空母舰(该舰于一九四O年下水,一九四二年十月在另一战事中沉没)甲板上驾驶第一架B25轰炸机起飞成功,从而结束了从B18、B23、B25与B26等机种中优选机型的工作。在这些机型中,B18过于陈旧,载重量少,速度慢且航程短;B23的翼展过宽,不适于在航空母舰上运载;B26则需要较长的起飞跑道。B25型轰炸机在以上几方面都优于其他机型,因而是当时的最佳选择。
由于B25的原型机还不能完全适应这次空袭的需要,为此对该机的一些设备作了以下必要的改造:增加几处副油箱,使每架飞机的载油量达到1141加仑,加装除冰器,以备在必要时飞往俄罗斯降落;改装瞄准器,以利低空投弹;装配小型电控照像机与16MM的摄像机;改动灭火装置的位置以防火灾;卸下许多无线电设备,以减轻重量;拆除尾部机枪,代之以伪装的木杆,以防被敌方识破。每架飞机携带了可于低空投掷的500磅的爆破弹和500磅的燃烧弹。选择与培训机组成员也是重要的工作。机组成员的选择是从第十七轰炸机大队中自愿报名开始的,杜立特从中精选并进行战前强化培训。培训的内容包括短距离起飞(三百英尺以内)、低空投弹、在缺乏地面无线电和地标导航的情况下精确定位、超重飞行、夜间飞行以及超越国际界线飞行等。经过不到两个月的培训,筛选出二十二个机组,当四月初将B25轰炸机装上“黄蜂”号航空母舰时,只有十六个机组被选中(共80名机组人员)。
为防日本人察觉,所有的准备工作都在极保密的状态下进行,连美国军方领导和中国政府首脑也不知道细节。除杜立特等少数人,大多数飞行员在登舰前还不知道自己的目的地和攻击对象。决策人的设想是:将航空母舰向西南开到离东京四百哩处,于四月十九日下午六时让机群从这里起飞,杜立特的座机先飞到东京上空投下燃烧弹,为其他轰炸机照亮投弹目标,三小时后机群起飞,在轰炸东京、横滨、名古屋、大版与神户等地后,于四月二十日早晨四时飞在中国,降落于浙江省西部的衢县机场,在那里休息和加油后,再飞往重庆。