在向着海南岛和西北边疆进行国内扩张的同时，张学良也开始着手对他麾下这支庞大的军队进行了第二次全方位和大规模的整军经武活动。东北易帜后，张学良曾对改编为东北军的奉军进行了第一次整顿，但由于条件有限和各种客观原因，第一次整顿只能说是让东北军初步地成为了半现代化军队，但仍然残留着大量旧军队的痕迹，并在这场战争中暴露无遗。可以肯定，这场第二次东北战争让北防军（东北军、晋绥军、西北军、河北中央军、山东鲁军）在遭到空前伤亡的同时也让北防军得到了前所未有的淬炼和考验，一大批腐朽昏聩的老将领在战争中被证明已经不堪重用或战争思维严重落伍，一大批不稳定的隐患分子也在战争中暴露出了真面目，而一大批后起之秀、青年将领则犹如雨后春笋般纷纷崭露头角，这让北防军在整体上获得了净化和升华。战后的北防军，军师级的上层将领基本还是年长者当道，但团营连级的中层军官则是年轻者占绝大多数，并且基本都是东北讲武堂毕业的军校学员。这种军官呈现年轻化的状况，其实是每一支军队在经过战争后的一个普遍现象。残酷的战争实际上是一座专门衡量军人才华与胆略的大熔炉，所有因畏战惧敌、思维僵化、墨守成规等原因跟不上时代发展的军官统统都要被无情地淘汰掉，任凭是资历再老的元老耆宿，也都概莫能外，战争可不是论资排辈的场所。老一辈的年长者被一淘二汰后，后续的青年俊杰自然前赴后继地填补上，所谓长江后浪推前浪便是这个道理，而战争也是军人晋升军衔和擢升军务的最好机会。从另一个角度来说，这也是为什么古往今来、国内国外各方军队的青年军官里从来不缺乏好战分子的根源所在。没有战争，他们哪来超常规晋的机会？没有战争，他们又如何实现自己的人身价值？其实说到底，北防军本来就是由青年统帅所领导的，北防军总司令兼北防军陆军司令张学良此时才33岁，北防军副总司令兼北防军空军司令冯庸也是33岁。而张学良和北防军的最大敌人，日本帝国的裕仁天皇，也同样是33岁。
此时张学良麾下的这支“北方边防军”不但拥有中国全部的海军，还拥有全国乃至亚洲最强大的地面部队和占全中国空军绝大部分实力的空中力量。借着这场巨大的胜利，张学良趁机跟蒋介石又索要了10个步兵师、40个步兵团的番号，使得东北军嫡系步兵师的数量达到40个。北防军的陆军此时拥有61个步兵师（东北军40个、晋绥军军6个、西北军8个、中央军3个、鲁军4个），以及12个骑兵旅（东北军5个、晋绥军3个、西北军4个）、16个炮兵团（东北军10个、晋绥军6个）、10个宪兵大队、1个卫队团。即便按照一个步兵师1.3万兵员和一个骑兵旅5000人的正常编制，北防军的总兵力也可以扩增到90万，但杨宇霆、于学忠、王树常、王以哲、高维岳等大批的陆军将领们都强烈要求进一步扩军，要让北防军的陆军超过100万人。杨宇霆是北系里激进派势力的代表人物，“扩张、扩军”是杨宇霆等人最感兴趣的事情，而张学良也通过这场战争而深感北防军的兵力还是有些不足，因为在这场第二次东北战争里，北防军足足投入了90%以上的军力与日军作战，虽然挡住了日军的攻击并转入全面反击，但最终却也没有能力进行乘胜追击了。对于杨宇霆等人的扩军请求，张学良表示允许，而杨宇霆制定出来的扩军方案也很简单：改“三三制”为“四四制”。
在这之前，北防军每个步兵师下辖4个步兵团，每个步兵团下辖3个步兵营，每个步兵营下辖3个步兵连，每个步兵连下辖3个步兵排，每个步兵排下辖3个步兵班，每个班15名官兵，按照这种编制，北防军每个步兵师约1.3万人员，作战士兵约1万人（北防军每个骑兵旅下辖三个骑兵团，接下来也都是三三制）；杨宇霆的办法就是从团级以下都改为四四编制，每个步兵团下辖4个步兵营，每个步兵营下辖4个步兵连，每个步兵连下辖4个步兵排，每个步兵排下辖4个步兵班，每个班15名官兵，这样，每个师就能扩增到2.5万人员，作战士兵达到1.9万。北防军一个师相当于日军一个甲等师团。按照杨宇霆的办法，北防军的61个步兵师和12个骑兵旅都这样搞的话，那北防军陆军部队就能从90万扩增到160万。
虽然杨宇霆的这个扩军方案是可行的，因为军队正式由上级给予的正式番号是团、旅、师，团、旅、师的番号是不会重复的，但每个团下辖的营则是可以自由命名编制的。南京军委会那边的军队编制名单上只记载了北防军有多少师、多少旅、多少团，而不会记载有多少营连排班，北军不擅自增加团级部队，但在营连排班上做手脚，因此起码在明面上是说得过去的，而且北防军的开销基本都是张学良自己掏腰包，军队扩增后的费用也仍然是张学良自己花钱，南京在这方面对北防军没有什么遏制力（军阀都必须要有独立财源，这样在擅自扩军时才不会受到中央政府的财政遏制。中央给多少经费，底下将领只能养多少军队）；并且，陆军方面的将领军官们基本是众口一词地支持杨宇霆的这个扩军计划，原因很简单，上至军长、师长、旅长、团长，下至营长、连长、排长、班长，谁不愿意自己手上的人马能够翻上近一倍？
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