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但危险并未解除。苏军新上来的机枪手们仍然接连不断地向高射炮阵地射击。他们又开始了新的进攻。
接任第1营指挥的吕正达中尉让副官跑步到师部请求增援。
华军步兵又同苏军开始了白刃战。在华军的弹药快要用光的时候，友邻部队的四辆坦克从后方越过山丘赶来增援。一番炮击之后，苏军落荒而逃。
第67坦克营2连的4辆坦克在危急关头救出了高射炮。在他们的掩护下，炮手们拉着炮后撤。3连的牵引车被打坏，3门90毫米大炮无法运走，炮手们只好卸下炮闩把炮扔在那里。
各连利用苏军的公路开始从彼得留拉向东突进的时候，天已大亮。苏军不断从左右两侧的战壕里用步枪向该部队的车辆射击。吕正达中尉曾两次命令90毫米炮停下来还击，为东进的车辆开路。然后全速脱离。8公里的路程很快就跑完，到达了友邻部队的后方阵地。
这次战斗，随同装甲兵和步兵作战的高射炮部队阻击了企图突围的苏军第16师的一部。这成为后来华军高射炮部队在地面作战中赢得富有传奇性声誉的基础。
天亮了。苏军只好退回森林。于是，华军完成了包围态势。9点以后，华军开始用坦克在伊特拉斯周围进行扫荡。这时，空军也参加了战斗。
除了强击机大队之外。空军指挥官毛云初所属的其它部队也都投入到攻击被包围在城南苏军的五、六个师上去了。飞机低空掠过战场。在公路、田间小道和村庄寻觅“猎获物”。
“涂有白色人字的友邻部队的坦克到处都可以为我们领路。”曹世荣上校的第77俯冲轰炸航空团1中队长报告说：“坦克前面往往有密集的苏联部队。向那儿投下五十公斤重的杀伤弹的效果最好。然后再用机枪进行低空扫射。这时地面上的混乱情景非笔墨言语所能形容。”
4月11日，毛云初用一百五十多架俯冲轰炸机、战斗机和驱逐机多次攻击了被包围在周边地域的苏军。地面部队逐渐缩小包围圈。4月13日，森林地区的最后一部分苏联部队投降了。
战争重点此时已转移到苏联这座东方重镇的前沿。第14军的两个装甲师已经于4月17日在两翼突破了敌人最后一道防线。
4月18日，第1装甲教导旅向托博尔河进发。第2装甲教导旅到达了城东北的公路。这时中国空军显示了轰炸车站、铁路和列车的威力，苏军面对华军装甲先头部队束手无策。
在第2飞行训练团2大队的攻击机掩护下，第4装甲师于4月18日下午，强行突入苏军的外围防线。17点，翌日清晨，第4航空队的水平、俯冲轰炸航空团首先攻击苏军的军事要塞。
在斯维尔德洛夫斯克合围战中，苏联轰炸航空兵也扮演了异常悲情的角色。1944年4月6日15时3分。斯大林的最高统帅部给远程轰炸航空兵第3、第1军军长下达消灭从斯维尔德洛夫斯克向基洛夫、乌里扬诺夫斯克推进的中国坦克的任务，并指示要不分昼夜地实施突击，以整团整团的兵力从4米低空进行轰炸。这是红军统帅部能够为被围部队提供的最有效支援。
当日轰炸中，第一波出击的43架“db－3f”轰炸机全部未能返回。其后几天的行动同样损失惨重。大量的苏联飞机成为了中国战斗机和高射炮的猎物，中国的战斗机飞行员甚至可以看见坠落中的苏联飞机上的炮手向他挥舞拳头。仅在4月9日一天，就有13架苏联飞机在斯维尔德洛夫斯克上空被击落，其中包括中国空军第51战斗航空联队的第1个战果。对于这些空袭行动，华军第2航空队司令部的一位参谋评价道：“自从第二天起，我都亲眼看着俄国的重轰炸机，从其内地深处飞来投入战斗。照我看真是一种罪过：看到这些飞机用战术上不可能的编队，来自投罗网。几乎是隔着一定的时间，就有一批无辜的飞机飞来送死。对于我们的战斗机简直是最轻松的猎物。这简直是幼稚的自杀。”而陆军的一位观察员则在4月9日的日记中轻松的写道：“敌空军对我方影响很小。”
在这些收效甚微的空袭行动中，出现了一个当时并未引起太大注意的插曲：在4月7日的斯维尔德洛夫斯克上空。3架苏军新型的“伊尔－2”式攻击机第1次出现在战场。在这种不足6千克重的飞机上，装甲就占了7多千克，而且由于这些装甲属于飞机受力骨架的一部分，因此“伊尔－2”的重量倒也不是太大，其飞行速度达到了42公里，并可安装2门23毫米机炮，挂载4至6公斤炸弹。由于安装了厚重的装甲，即使是装有23毫米机关炮的中国“金丝燕”战斗机都非常难以将其击落。
但是因为当时苏联军方以这种飞机速度、航程、防护不够为理由，坚持要把飞机的后座机枪手取消，使其成为了一种几乎没有自卫手段的单座飞机。驾驶员非常容易被从后部来袭的敌机打死。在这款飞机参加的最初三天的战斗中，中国飞行员在空战中击落了3架“伊尔－2”，华军高射炮击落了另外8架。虽然战斗损失不大，可是由于从4月才开始训练使用这种飞机的苏联飞行员操纵失误而损失的“伊尔－2”也达11架之多。在俄罗斯大地上，当中苏两军陆上大兵团的数百万大军拼死搏杀的时刻。无论是苏联人还是中国人似乎都没有充分意识到这种新型飞机在未来战斗中将要扮演的重要角色。
苏军东南方面军的反击计划和东北、东方方面军相比。基尔波诺斯上将领导的东南方面军实力要雄厚得多。他指挥下的8个机械化军拥有4525辆坦克。其中包括265辆“kv”重型坦克和493辆“t－34”中型坦克，可以有效使用的坦克也有1124辆。这一方向的华军西北集团军群统共有72辆坦克，加上强击火炮和哈萨克军的装备，坦克、强击火炮约1辆左右，在可以有效使用的坦克数量上与苏军相当，且华军坦克中的新式“灰狼”坦克和“郊狼”坦克歼击车在火力和装甲上较“t－34”、“kv”更胜一筹。但指挥中国第3装甲集群的刘柏成仍然认为：“西北集团军群的形势最为艰难。”
尽管掌握着红军最强大的作战部队，东南方面军司令部的高官们在接到命令其发动反攻的总军事委员会3号令后，却没有什么信心。虽然他们的部队情况要比其它方面军好得多，但也同样面临着敌情不明，指挥部不便的困境。由于有线通信多处被切断。无线电联络又不甚稳定，方面军司令部只能派出一些军官，乘着摩托车、汽车和飞机下到部队去了解情况、传达命令。
在部署上，东南方面军的全部8个机械化军中。机械化第16军由原来在土耳其边境的第12集团军编成；机械化第4、22、15军从战争第一天起，就已经在仓促间投入了战斗；而机械化第8、9、19军要通过2余公里的行军才能从纵深地带到达预定战场；部队力量十分分散。
鉴于这样的形势，东南方面军参谋长普尔卡耶夫认为不必急于反击，而主张应该一面以顽强战斗迟滞敌人的推进，在方面军行动地带纵地带内一面组织坚固防御；一面组成第2梯队的各步兵军和机械化军，待掩护军队退至筑垒地域线后面之后，再发动反击。但他的观点显然不合乎莫斯科迅速发动反击的指示。在东南方面军军事委员瓦舒金的坚持下，方面军军事委员会否定了普尔卡耶夫的建议，决心坚决执行总军事委员会第3号命令。这时来到方面军司令部的朱可夫大将和被任命为方面军军事委员会委员的赫鲁晓夫也同意了这一决定。朱可夫后来在他的回忆录中宣称他曾经向瓦杜丁对这道命令提出过异议。但在当时情况下，签名同意也是他唯一的选择。
按第3号命令的要求：“东南方面军应以若干机械化军和全部空军。以及第5、6集团军其他部队的集中而强大的突击包围并歼灭在突厥斯坦方向上进攻的敌军集团。到4月8日黄昏时恢复被占领地区。”
根据这一指示，东南方面军计划对正从苏军第5、6集团军之间宽达5公里的缺口处涌进来的华军第1装甲集群实施侧翼突击，将其彻底歼灭。在这一地区，有两个主要战役方向：南部的切尔卡尔方向，和北部的库斯坦奈方向。在苏联人看来，切尔卡尔方向有着发达的公路、土路网，还有一条联结苏联和切尔卡尔的铁路，显然是中国坦克部队发动进攻的首选地区。值得一提的是，同样因为上述的原因，苏军在战前也将这一地区作为将来对中国发动攻击的进攻出发阵地。而把最强大的机械化部队部署了在这里。
正因为如此，苏军在制订反击计划时，将切尔卡尔方向作为重点攻击地区，准备在奥尔斯克和切尔卡尔之间投入机械化第4、8、15军，一共2483辆坦克，包括716辆“t－34”、“kv”型坦克。实施强有力的进攻。而在北部仅仅使用一共只有1212辆坦克的3个机械化军，其中机械化第22军受命继续在哈萨克草原地域作战，机械化第9、19军则应向卡拉干达攻击。
东南方面军司令部对华军主攻方向的判断非常合乎逻辑，但却与事实相去甚远。华军第1装甲集群司令张至忠陆军大将并没有像苏联人判断的那样，把主力部署在的南部地区向切尔卡尔方向进攻。在这个方向。他仅投入了所属的3个摩托化军中的一个。即由赵盛东将军指挥的摩托化第14军。该军编有2个装甲师和内务部“金刚”摩托化师，共有坦克281辆。
而在苏联东南方面军忽视的北部地区，中国第1装甲集群却投入了2个摩托化军，即由马文凌上将指挥的摩托化第3军和马文芳上将的摩托化第48军。在2个军编成内一共有3个装甲师，2个摩化师，坦克439辆。从战争爆发以来，2个摩托化军向苏军方向发动了强大的攻势。在4月3日，由韦人杰少将指挥、号称“夜叉师”的华军摩托化第48军所属第11装甲师率先与苏军第4机械化军第81摩托化师发生了坦克遭遇战。在中国空军第74高射炮团的协助下，经验丰富的华军以1辆坦克的代价摧毁了苏联46辆坦克，其中1辆被中国空军的9毫米高射炮击毁。当日。第11装甲师占领了苏军阵地。另外，在第1装甲集群的2个机动集团之间，还部署有中国第6集团军所属的第55、44、29军，其任务是为装甲部队提供侧翼掩护。
这样一来。苏联方面对华军主攻方向的判断与实际情况正好相反。
当然，虽然苏联人没有能够准确的判断出华军的攻击重点（以当时苏军的混乱情形，方面军司令部也很难获得足以令其做出正确决定的情报），可是他们在这两个方向计划投入的坦克部队，数量上都对当面的中**队形成了巨大的优势。因此，只要能够将这些兵力顺利的投入交战，苏军仍然可能取得胜利。但是问题在于，缺乏机动车辆的苏军庞大机械化兵团根本就无法顺利参加交战。从4月3日到5日，预定参加反击的6个机械化军中，实际进入交战地域的只有机械化第22、15、4军。而另外几个机械化军则还在艰难而缓慢的开进过程中。
尽管兵力尚未集结完毕，但是为了尽可能多拯救正在华军猛烈进攻下苦战的边境地区部队，东南方面军司令员基尔波诺斯上将还是在那位信心十足的军事委员瓦舒金的支持下，决心以现有兵力发动反击。
东南方面军的反击单纯从数量上看，已赶到战场的3个苏联机械化军在战争爆发时拥有2272辆坦克，比中国西北集团军群坦克总数还多2倍，然而在调动过程中，这些坦克中相当大的一部分已经抛了锚，缺乏技术保障的苏军只得将他们丢弃。机械化第22军的情况更为严重。该军军长孔德卢瑟夫少将在战争爆发后不久就受了重伤，并在4月3日死亡。使机械化第22军的指挥趋于混乱。在其下属的3个师中，实际赶到战场的只有配备旧式坦克的坦克第19师和摩化第215师，装备有31辆“kv”坦克的坦克第41师由于无法取得联系曾一度“失踪”，而此时则正忙于修理坦克，稍后才能投入战斗。
虽然情况很坏。但在上级的严令下，没有了军长的机械化第22军还是在4月4日下午。以现有的兵力向当面华军的左翼发动进攻。该军所要对付的是华军第3摩托化军，在其编成内有丘长清少将指挥的中国装甲第14师和黄宗汉少将的装甲13师，此前这2个装甲师正在进攻库斯坦奈方向的苏军步兵135师的2个团和反坦克炮第1旅的阵地。中苏2个机械化／摩托化军发生了大规模的坦克战。由于没有专用弹药，机械化第22军所属的31辆“kv－2”坦克只好按朱可夫建议，使用152毫米混凝土破坏弹向华军射击。152毫米重磅炮弹的威力果然不俗。经过激战，中国坦克被苏联坦克暂时阻住，于是华军便调来第4航空队第5航空军的轰炸机群对苏军狂轰滥炸。在抗击苏联坦克的战斗中，占据制空权的中国空军发挥了巨大作用。到4月1日，第5航空军所属的3个轰炸航空联队就击毁了21辆苏联坦克。而红军方面，虽然东南方面军在战斗前规定由第62、18混合航空兵师为这支苏军提供空中掩护，但由于联系不上，机械化第22军只能任由中国飞机对他们进行大肆屠杀。
与此同时，中国第13装甲师则向苏军第5集团军的后方迂回，迫使这个集团军撤退。而在进攻中损失惨重的苏军机械化第22军及时后退，避免了被包抄的命运，4月15日，华军第13装甲师还是占领了库斯坦奈，而摩托化第48军所属的第11装甲师也于当日成功突破了苏军防线。