Lehtimäki valmistui lentäjäksi heinäkuussa 1920. Hän palveli Oranienbaumissa sijainneessa Itämeren laivaston 1. vesilentolaivueessa. Kronstadtin kapinan aikana laivueen venäläinen miehistö osoittautui epäluotettavaksi ja kapinoi. Laivueessa palvelleet yhdeksän suomalaista lentäjää pysyivät uskollisina bolševikeille, ja 8. maaliskuuta 1920 lähtien he osallistuivat kuutena päivänä Kronstadtin pommituksiin. Osallisuudestaan Kronstadtin kapinan kukistamiseen Lehtimäelle myönnettiin punalipun kunniamerkki. Myöhemmin Lehtimäki opiskeli Moskovassa Korkeimmassa sotalentokoulussa ja saavutti rykmentinkomentajan arvon toimiessaan punalaivaston ilmavoimien kehitysosastossa Pietarissa.