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装甲师某坦克团的铁甲战车隆隆驶近山林地，指挥员李至观察后没有发现任何敌情，便下达了继续前进的命令。于是，坦克纵队蜿蜒驶入山林。突然，几架“惊天”武装直升机从林梢轰然升起，这可是我军陆航部队最新式的武装机。威猛的陆航武装机分梯次地对行进中的坦克部队开始了攻击！这是一场真正意义上的现代化的实兵实弹对抗演习，一场“剑”与“盾”的较量！霎那间，硝烟弥漫，战火升腾。 年轻的八零后陆航飞行员姜窦、沃威、汤名扬和女飞白羽驾驭着铁甲雄鹰一次次地扑向地面的坦克纵队。2min30s，近乎完美的攻击！陆航部队完胜坦克部队！以姜窦、沃威、汤名扬和白羽为代表的新一代陆航飞行员不仅交出了一份优异的答卷，也预示着他们的教官郑北，终于完成了一项几乎不可能完成的任务---“第五空间”计划！（为了适应未来战争的发展需要，探索新形势下的教育训练方法，加快陆航部队的建设，两年前，总部决定实施一项试验性的训练计划---“第五空间”计划：在陆航学院组建一个特殊的飞行实验班，用两年时间，培养出一批优秀的全能型陆军航空兵飞行员。
姜窦救下了挂在树上的关怀，并利用自带的GPS准确地判断出方位，二人搭乘老乡的拖拉机插近路，以作弊的方式第一个赶到了集结地；汤名扬为了争第一不顾大家独自而去，反到争了个第二名；沃威带着实验班的大多数学员团结互助、相携过河，最终在天黑前按时到达；只有白羽，她不仅走错了方向，还挂了彩——脚上磨起了血泡，倔强而坚强的白羽在最终追上已经启程返回的车队时，她晕倒了。这就是实验班的第一天，他们完成了看似不可能完成的测试。新潮手机、IPOD、PSP、笔记本计算机、数码相机、DV。，面对着从这帮新学员身上收缴上来的花花绿绿的各式玩意儿，郑北和宋斐也在琢磨着如何带好这批特殊的八零后学员,但两人在带兵观念上发生了冲突。姜窦和汤名扬从报到那一刻起就注定是对儿冤家，两人却又偏偏被分在了一个宿舍，汤名扬发现姜窦并没有上缴全部手机，还藏了一部，于是，二人斗起了智慧。
操场上，实验班的第一堂课——橄榄球比赛正在激烈进行，沃威显现出极高的组织才能，但是大家各自为战、突出冒进，关怀更是将球灌入了自家的大门，惨败的结局降临。这时，橄榄球高手姜窦由于被罚，正在跑道上完成他的十公里全副武装越野，眼看着败局即将出现，姜窦恨不得立马上场拯救乾坤。场下的郑北和宋斐观察着学员们，宋斐看上了沃威，但对姜窦极不感冒，郑北却对姜窦产生了浓厚的兴趣。通过开学后这别开生面的第一课，这批八零后的新学员似乎对“团结”和“集体”的意义有了初步的认识。为了收拾倔强的姜窦，宋斐给已经精疲力尽的姜窦又增加了两公里！果然，姜窦跑完12km后累晕在了跑道上。作为报复，计算机高手姜窦“勾结”关怀，在陆航学院门诊部用一部废计算机侵入了院网，恶作剧地进入了郑北的电脑系统。同时，关怀也与美女教官梅映佳邂逅，关怀一见钟情，痴迷上了梅映佳。
实验班一次高强度的山地全副武装越野使学员们再次领略了郑北被称作“郑魔”、宋斐被称为“宋疯子”的理由。当学员们几近崩溃地按时赶到萧马山顶后，郑北非但不让大家休息，反到让大家唱军歌！结果可想而知。就在大家反复几次都无法把一首《说句心里话》唱好、宋斐近乎暴跳如雷时，郑北把大家带到了山顶，他让学员们俯瞰到了山下城中那一片灯火。郑北随后的话语深深地震撼了每一位学员，高亢而深情的歌声回荡在山谷。白羽因为抽烟被郑北以特殊的方式处罚，同时她的身世亦引起郑北关注；因故缺课的白羽为了圆场编织了一个去机库看了武装机的故事搪塞大家，这让至今还没见到真正武装直升机的姜窦等人羡慕不已，于是，姜窦、沃威、汤名扬和关怀设计了冒险私闯机库的计划。高深的飞行理论课让文化课底子薄弱的沃威吃尽了苦头，于是，郑北利用骡子与鹰的寓言告诫沃威，骡子不能用马的方法与马比赛！于是，沃威开始用骡子的精神开始理论课的学习。
此时的郑北和宋斐在对这批新学员的认识和训练理念上，发生了强烈的分歧和冲突。而梅映佳却从心理学角度给出了全新的认识。姜窦等五人私闯机库终于被发现，面对可能的结果，五人产生了争执，汤名扬的怨天尤人、不愿担当的脾性令姜窦大为光火，二人动起手来，沃威不但气愤地加以制止，还把“战友”的含义“情”“理”并重地阐释给大家，五人陷入了沉思。姜窦不听爸爸的劝阻，执意放弃出国深造医术，报考陆航并获得宠爱自己的姐姐姜梅的理解；极强的分配注意力能力是关怀的强项，他也因此被郑北选中，做生意的爸爸为了儿子的前途，再次准备用钱开路，这次关怀回绝了，他要用自己的实力证明给爸爸看；汤名扬始终夹在理念完全相左的爷爷和爸爸之间，迫于爷爷的压力，他最终放弃爸爸的安排选择了陆航；富家女白羽早已厌倦优裕的生活和娱乐圈的名利，加之感情被男友所骗，她选择了逃避；沃威是个优秀的坦克兵，他和好战友李至都是师里的提干苗子，在机会面前，他选择了陆航，既可以把唯一的提干指标让给李至，自己也可以重新走出一片天地，然而，李至误解了他，两个昔日的挚友面临分道扬镳。
深夜，实验班紧急集合的哨声响起。懵懂的学员们不知发生了什么，大巴车把大家拉到了机场。残酷的现实是，又有四名学员被淘汰！实验班还剩20人！这时一次向被淘汰的学员告别的仪式！姜窦、沃威、汤名扬、关怀和白羽被深深震撼了！他们鼓起十二分的努力，再次投入到紧张的学习和训练中。关怀爸爸突发心脏病，表哥来到陆航学院，急赤白脸地拉关怀跟他回家。作为军人，关怀不可能违纪，他劝说表哥先回去，自己却陷入焦虑中。一位白羽“家人”的造访，刺痛了原本已经对过往淡忘的她，白羽的内心再次掀起涟漪。姜窦和汤名扬把平日的较劲用在了训练上，二人在模拟训练舱练的不可开交，可每每在最后时刻姜窦都因为细小的操作失误败下阵来，这让姜窦很是郁闷。技术员“老李”准备给姜窦支几招制胜法宝，作为交换，姜窦必须答应做老李的模拟飞行软件测评员，二人一拍即合。
台球高手姜窦碰上了对手，他就是上次在模拟训练中心遇到的技术员“老李”。在姜窦已成胜局的态势下，“老李”合理利用障碍球一杆取胜！老李告诉姜窦，在模拟飞行训练上不妨用此战法去战胜汤名扬，这也是武装直升机克敌制胜的法宝。一局斯诺克使姜窦深受启发。宋斐让郑北找来一个老掉牙的淘汰仪表盘做道具，考核实验班学员瞬间仪表资料记忆力。信心满满的汤名扬败下阵来，姜窦也出现了失误，因爸爸的病情而心不在焉的关怀非但一字不差，而且在记忆数据同时还发现了宋斐的鞋带开了！这超常的分配注意力的能力令大家着实吃惊！课后，姜窦和汤名扬在模拟训练舱内比赛加练，二人叫着劲儿地你追我赶，最终，姜窦运用“老李”教的合理利用障碍球战法战胜了汤名扬。关怀借机潜入姜窦宿舍，想“借用”姜窦的手机给爸爸打个电话，结果被沃威和白羽发现。关怀讲明实情，沃威只能装作视而不见地离去，白羽却要与关怀分享手机——因为她也要了结一件“大事”。姜窦突然回到宿舍，发现关怀正拿着自己私藏的手机，姜窦以为关怀又在给他那些不着调儿的女朋友们通电，后悔当初没“灭口”，但当他知道关怀爸爸的病情后，又主动逼着关怀往医院打电话。汤名扬回到了宿舍，他看到了手机一幕，他一语双关地告诉三人：原本打算在训练场上把你们PK掉，没想到。
教官宋斐对沃威格外器重，不仅功课上找其它教官给沃威开小灶，还在班级的管理上为其支招，宋教官把沃威当作了培养苗子。姜窦的姐姐姜梅来到陆航学院，她给弟弟带来了美国圣马汀医学院的入学邀请函。姜梅坚信弟弟会毫不犹豫地选择出国留学，然而，姜窦却犹豫了，这令姜梅大惑不解。。姜窦让姐姐再给他一些时间考虑一下。姜梅对弟弟的变化充满疑惑，也对郑北产生了兴趣和好感。梅映佳给关怀家通了电话并转告给了关怀。得知爸爸心脏手术非常成功，关怀悬着的心终于落地。但是梅教官说，关怀爸爸要儿子一定要飞出个样子来否则不再见他。处于爸爸的压力和梅映佳的鼓励，关怀全力投入到学习和训练中，这令同宿舍的班长沃威亦是吃惊万千。
实验班学员首次体验实机飞行，随着郑北和宋斐在空中不断变换的飞行动作，学员们表现出迥然不同的状态：白羽对飞行技术的熟之度令宋教官吃惊，沃威却不知所措；关怀紧张得大汗淋漓、手脚僵硬；汤名扬出现晕机反应，吐得一塌糊涂；只有姜窦一脸的无所谓，最后竟然在机上昏昏睡去。对于学员们的表现教官组十分不满，郑北采取激将法在课堂上大发雷霆，学员们深深地感受到了压力。关怀去找梅教官，他说出了心里话：他不怕因为紧张而被淘汰，是拍淘汰后再也见不到梅教官。梅映佳回避了关怀的表白，开始针对他的心理问题展开拓展训练，使关怀很快克服了飞行恐惧心理。沃威的理论课考试成绩落后，他开始加倍地勤学苦练，甚至一天夜里偷练还被巡逻的哨兵发现。汤名扬晕机是由于天生对航空煤油过敏造成，每次飞行训练回来他都会在卫生间吐得一塌糊涂，学医出身的姜窦开始寻找治疗汤名扬呕吐的方法。关怀深深地爱上了梅映佳，他开始采取各种计策接近梅教官，什么拉闸断电、送电影票等，为的只是讨好梅教官。模拟飞行训练课，姜窦又出了意外。
模拟舱内，早就厌倦了起落悬停训练的姜窦不顾郑北的指令，驾机飞离机场，游刃有余地操控着直升机在山谷中穿行，因为他把训练当成了平时的电子游戏，然而，最终在降落时还是由于悬停起落的技术掌握不好导致坠机。这一幕，令郑北大为光火，宋斐更是觉得姜窦就是个扶不起的阿斗，只有梅映佳从心理学的角度发现了姜窦的过人之处。作为惩罚，郑北停止了实验班的模拟舱训练，改在操场实施队列基础训练。烈日下站军姿，不仅考验着每一个学员的毅力，也让大家感悟著作为一名军人的天职。庄重的升八一军旗仪式更是让每一位实验班学员感受到了肩上的重担和心中的使命。为了驯服不羁的姜窦，在其它学员实机飞行训练时，郑北等专门设计不然姜窦上机而是让他到仓库打扫卫生，没想到，姜窦竟对这样的“劳动改造”欣然接受。在打扫仓库时，姜窦发现了郑北从俄罗斯带回国的一套特殊的积木，他用了不到一个小时就搭起了积木，这令郑北刮目相看，因为在俄罗斯空军，能够搭起这套积木的飞行员亦是凤毛麟角。根据实验班的状况，梅映佳准备把空难视频课提前，她和郑北都认为时机已经成熟，但是宋斐却持反对意见。沃威为了在真机上体会和熟悉仪表，用火腿肠“贿赂”机务班的战士，机务长答应只要沃威能把机舱内动过的仪表恢复，就同意他上机，结果，沃威的表现令机务们大吃一惊。关怀为了接近梅映佳，特地邀请梅教官看电影，结果他发现，有了女儿的梅映佳竟还没有结婚！关怀晕。汤名扬的航油过敏愈来愈严重，为了解决这个问题，姜窦专门请教自己大学时的导师。然而，一切似乎都无济于事，正在大家几乎绝望的当口，汤名扬不慎打破了姜窦的一瓶防晒霜，他的呕吐竟然停止了，这是特殊物质的脱敏反应。接着，梅映佳的心理干预上场，汤名扬真正摆脱了航油过敏反应。
