在執行第5次任務時，於內蒙古的包頭一帶核工廠偵查時，遭砲火襲擊，當時的情形是7萬呎高空一片寧靜，突然間一團火光在飛機附近爆開，飛機在一陣搖晃下直覺是已經中彈，接著張立義眼前一片紅暈，飛機失去照明和動力，張立義下意識地準備逃生，緊急觸動了彈射椅裝備，在1-2秒之間即彈射出去。瞬時間人已失去知覺，等到意識略為懸吊在半空中，降落傘也已自動打開，雖然腦中一片空白，卻慶幸自已還活著。降落時周圍皆為雪地，待附近的居民發現時，兩腿已凍僵，居民也通報當地的里民幹部來處理，趕緊送到解放軍醫院，最後派了一架飛機將他送到北京解放軍空軍醫院治療。