7月5日晨，德军的进攻开始的时候，苏联陆、空军都做好了充分的战斗准备。7月5日拂晓，空军第2和第17集团军所属兵团使用417架强击机和歼击机对德军7个机场进行了突击，消灭了机场上的60架敌机。德军的进攻时间不得不推迟了两个小时，在早晨5点30分才发起了进攻。

随着德军进攻的开始，激烈的空战也同时展开。德军航空兵在苏军5月和6月空中战役中受到沉重打击，兵力不足，无力夺取整个作战地区的控制权，便将轰炸航空兵和歼击航空兵的所有力量都集中于坦克部队和摩托化部队突破防御的地段。7月5日，战场上空竟同时有德军300余架轰炸机和100余架歼击机在活动。因而苏联空军战斗行动的规模比莫斯科和斯大林格勒防御战时也要大得多。

在中央方面军地带内，德军从奥廖尔登陆场以主力向奥利霍瓦特卡发起突击，同时对马洛阿尔汉格利斯克和格尼列兹实施辅助突击。德军在奥廖尔－库尔斯克方向上的突击集团由第6航空队负责空中支援。第6航空队把全部兵力都集中在宽25－30公里，纵深不超过10－15公里的战场上空，全力支援地面部队突击苏军阵地。每次袭击都有100－150架轰炸机参加，由近60架战斗机掩护。

首先挡住德军第6航空队轰炸机去路的是苏联空军第16集团军所属歼击航空兵第6军和近卫歼击航空兵第1师的飞行员们。德军的飞机一出现在前线上空，他们便立即升空作战。当确实查明德军主力准备进攻奥利霍瓦特卡时，苏军的轰炸机和强击机即全天以小编队活动，突击德军的坦克、火炮和有生力量。

随着空军第16集团军的基本兵力投入战斗，航空兵的活动强度大大增加了。轰炸航空兵第3军、航空兵混成第6军、近卫强击航空兵第2师和强击航空兵第299师的飞行员们以6－8架飞机组成的编队突击了战场上和雅斯纳雅波梁纳、奥泽罗克、阿尔汉格里斯克地域的德军坦克和步兵。在7月5日这一天，苏军强击机首次使用了新式反坦克聚能炸弹，这种炸弹重1．5－2．5公斤，能烧穿德军“虎”式和“豹”式新式坦克。由于使用这种炸弹，仅强击航空兵第291师的飞行员于一天之内就在沃罗涅日附近摧毁了30辆德军坦克。原德坦克第48军参谋长梅伦将军后来写道：“许多坦克成了苏空军的牺牲品，俄国飞行员表现得特别勇敢。”

战役第1天，苏德航空兵的对抗是非常激烈的。苏军歼击机飞行员为掩护战场上的部队，英勇地抗击了德国航空兵的袭击。这一天编队空战进行了76次，击落德军飞机106架，苏军损失飞机98架。空战中，近卫歼击航空兵第1师的科列斯尼琴科中尉表现了勇敢的精神和高超的战斗技能，他在会战的第1天就消灭了3架敌机。波利亚科夫少尉表现也很突出，他用枪炮火力消灭了1架敌机，又用自己的飞机撞落了第2架敌机。

在空军的有效支援下，苏军地面部队顺利地抗击了敌人的冲击。到7月5日夜，德军仅在奥利霍瓦特卡方向插入苏军防御6－8公里。

然而，防御战役第1天的情况也表明：苏联空军为压制和消灭大量目标分散了自己的兵力。歼击机飞行员也暴露出一些缺点：他们迷恋于同敌战斗机作战，有时竟把敌轰炸机置之于不顾。关于德轰炸机接近的情况，报告得不够准确。有些歼击机巡逻队只在己方上空值班待命，没有按高度作梯次配置。这样只能通过不间断的空中巡逻来掩护地面部队，还造成了兵力的大量消耗。

在战役的第2天，苏军为了恢复原来的形势并消灭插入防御之敌，进行了反突击。空军第16集团军决定于7月6日清晨5时以140架飞机对敌军主要集团实施集中突击。拂晓，侦察机查明了德军坦克、摩托化步兵和炮兵集结地域，轰炸机和强击机立即升空作战。他们使用反坦克炸弹、杀伤弹和爆破弹实施突击。苏军地面部队看到德军十几辆坦克被炸毁后，便喊着“乌拉”冲向敌阵。

被击毁的德国坦克

7月6日，苏军航空兵克服了第1天作战中存在的缺点。歼击航空兵第6军军长和近卫歼击航空兵第1师师长都亲临设在前沿附近苏军反突击地段上的前进指挥所，组织指挥歼击机作战。他们注意监视空中情况，必要时用机场值班分队来加强歼击机巡逻队。巡逻空域跨过了前线，因此德军飞机常常还未到达战场便遭到截击。

德军航空兵遇到顽强的抵抗，其攻势严重受挫。而苏军航空兵却不断加强突击，这一天出动架比7月5日多了1倍，在92次空战中消灭德机113架。

从7月7日开始，苏军牢牢地掌握了空中主动权，大部分德军轰炸机还未开到战场即遭到了拦截。

7月7日至8日，德军在奥廖尔登陆场增调了兵力后，曾试图经过波内里突入库尔斯克，但告失败。到了10日，德军在奥廖尔－库尔斯克方向上的进攻能力已经枯竭，不得不转入了防御。

在奥廖尔－库尔斯克方向防御战役期间，苏空军第16集团军出动飞机7600架，远程航空兵出动800架，共消灭德军飞机517架，有力地支援了地面部队粉碎德军进攻的行动。(www.daowen.com)

苏军地面部队对航空兵的作战给予很高评价。防守在主要方向上的中央方面军第13集团军在报告中写道：“请向空军第16集团军全体人员转达我们地面部队的衷心感谢，感谢他们从空中给我们的积极支援。第13集团军的战士们都怀着亲切爱戴的心情赞扬自己的战友从空中实施的成功突击。”

德军对沃罗涅日方面军的进攻展开后，根据德军的进攻形势，沃罗涅日方面军将其所属空军第2集团军的几乎所有兵力都集中到了奥博扬一线，而对科罗恰方向地面部队的支援任务则交由空军第17集团军完成。

德军进攻刚一开始，在别尔哥罗德－库尔斯克方向便发生了争夺控制权的激战。在纵横1200平方公里地区的上空，同时有双方的2000多架飞机在活动。一次参战的飞机常常多达100至150架。7月5日至10日，仅苏联空军第2集团军的歼击机就进行了205次空战，击落德军飞机330架，苏军损失153架。加卢诺夫将军指挥的近卫歼击航空兵第8师的飞行员在战斗中表现特别突出，他们第1天就击落敌机76架。

在激战的日子里，苏联飞行员表现了对自己祖国的无限热爱，表现出了勇敢无畏的英雄气概和高超的战斗技能。中队长戈罗韦茨上尉是苏联飞行员中的突出代表。7月6日，他完成战斗任务返航时，发现敌轰炸机群正飞向苏军阵地。这位勇敢的飞行员决定进行突击。他隐蔽接近，突然发起连续攻击，一连击落9架德军轰炸机，而他自己也英勇牺牲了。

苏联强击航空兵和轰炸航空兵的主要兵力都用来消灭企图在近卫第6集团军地带内实施突防的德军坦克集团。开始防御的头两天，强击机和轰炸机都以6－8机编队活动。后来为了提高突击效率，减少飞机的损失，又以30－40机编队实施集中突击，因为大编队强击机和轰炸机的防御能力更强，歼击机也更容易为之提供掩护。同时，大编队能分出部分兵力去压制目标的防空兵器。航空兵对德军的集中突击大大提高了苏军士气，给德军的进攻造成了极大的困难。7月7日，强击航空兵第1军以两次集中突击粉碎了德军在塞尔采沃、亚科夫列地区的坦克和步兵的重兵冲击。

苏空军参谋长胡佳科夫将军7月8日向空军司令员报告说：“前些时候通过的关于把我航空兵战术改为集中使用大编队活动的决定是完全正确的。沃罗涅日方面军首长认为航空兵作战较前更加有效。”

通过前5天的紧张战斗，苏军部队在空军的积极支援下使德军遭到了巨大损失，尤其是大量的坦克被摧毁。到7月10日，德军在战场这一地段上的进攻被阻止，企图通过奥博扬向库尔斯克突进的计划被粉碎了。但是希特勒对此不甘罢休，他进行了重新部署，将坦克师、机械化师和航空兵的主力调到了普罗霍罗夫卡方向，目的是想从东南方向迂回库尔斯克。

在得知德军转变了突击方向后，沃罗涅日方面军决定先以顽强的防御疲惫德军，然后再施行猛烈的反突击，以彻底歼灭在普罗霍罗夫卡方向上进攻的敌军集团。反突击的时间定在7月12日早晨。

7月11日，苏军远程航空兵和空军第2和第17集团军的轰炸机，在对战场上的德军部队进行突击的同时，对德军车站上的军运列车进行了轰炸，还击溃了沿公路和土路行进的德军纵队，目的是阻止德军预备队开进交战地区。

7月12日苏军反突击开始之前1小时，空军第2集团军进行了40分钟的航空火力准备。他们共出动了200多架飞机，对德军集结的坦克和发射阵地上的火炮实施了突击。在普罗霍罗夫卡地区，苏军的反突击坦克部队与德军在冲击中的坦克集群遭遇，于是形成了苏德战争开始以来最大规模的坦克大会战，双方参战的坦克约1500辆，大量的飞机为之支援，因而在空中也展开了激烈的战斗。由于苏军地面部队和航空兵的配合作战，大量涌来的德军坦克被阻住了。德军损失了350多辆坦克和1万多官兵，企图突入库尔斯克的最后努力又告失败。

至7月23日，沃罗涅日方面军的部队完全恢复了7月5日前所处的形势。在别尔哥罗德－库尔斯克方向防御战役期间，苏军航空兵共出动飞机19263架，击落德机899架。

这样，苏军继奥廖尔－库尔斯克方向的防御战役于7月11日结束后，别尔哥罗德－库尔斯克方向的防御战役于7月23日也胜利结束。

苏联军队在航空兵积极支援下，几天之内就把德军打得落花流水，希特勒攻占库尔斯克的“堡垒”计划遭到彻底破产。