空襲の後、第三航空艦隊は索敵により第58任務部隊を房総半島沖で発見、指揮下の航空隊に攻撃を命じた。錬成途中であった芙蓉部隊にも出撃命令があったが、美濃部はかねてより温めてきた対機動部隊戦術「敵空母を発見したら、飛行甲板に体当たりして搭載機の破壊と発艦の阻止、そして火炎で味方機に敵空母の位置を知らせる」という特攻戦術を実践する好機と考えて、整備兵に徹夜での出撃準備を命じ、特別夜食として汁粉を支給させた。芙蓉部隊の出撃は翌17日となったが、この日出撃した内の1人鞭杲則少尉に「空母を見つけたら飛行甲板に滑り込め」と命じて、別れの盃（別盃）を交わしている。河原政則少尉の記憶では、指揮所に行くと、特攻は本人の志願という建前であったのにも関わらず、志願をしてもないのに自分の名前が出撃者名簿の中にあり、美濃部は別盃が並んだテーブルを前に、河原ら特攻出撃者に「機動部隊を見たらそのままぶち当たれ」と命じている。これまで散々夜間出撃の訓練を行ってきたのにも拘わらず、出撃は早朝となり、敵機動部隊に達するころにはすっかりと日が昇っていることが懸念されるなかで、河原らは美濃部と基地司令市川とひとりひとり握手を交わして決死の出撃をしたが、敵機動部隊を発見できずに全機引き返し、各機、午前9時ごろには藤枝基地の上空に帰ってきた。引き返した芙蓉部隊機はアメリカ軍のF6F戦闘機とSB2C艦上爆撃機合計約20機に追尾されており、最後の零戦が着陸した直後に激しいロケット弾攻撃と機銃掃射を加えてきた。爆弾や燃料を搭載したままであった彗星や零戦は次々と爆発炎上し、芙蓉部隊は彗星7機と零戦1機を破壊され搭乗員1名整備兵1名が戦死し、藤枝基地も指揮所、兵舎、格納庫が破壊される大損害を被った。帝都まで敵艦載機の侵入を許しながら、アメリカ軍機動部隊を攻撃すらできなかった芙蓉部隊を含む日本軍航空部隊について、美濃部は「特攻攻撃の戦術しか使えず、大本営は想像発表で誤魔化しているが、敵軍の実害はなし」と総括しているが、アメリカ軍の司令官スプルーアンスも、2月19日に迫った硫黄島上陸に備えて2月17日にジャンボリー作戦を中止するまで、第58任務部隊を攻撃してきた日本軍機はおらず、また迎撃も消極的であったと感じて、激烈な抵抗を予想していた分、拍子抜けしている。