1929年（昭和4年）11月、第20期飛行学生となり霞ヶ浦海軍航空隊に赴任。司令は小林省三郎少将であり、末次信正とともに藤井が最も信頼する海軍軍人であった。同隊には教官に神兵隊事件に関与する山口三郎、終戦時の第302海軍航空隊司令・小園安名、学生として兵学校以来の同志・古賀清志がいた。この時期に井上日召、橘孝三郎、権藤成卿らと交わりを持つ。