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在發現對鐵路線的攻擊成效不大後，德國空軍將注意力轉移到遷移物資本身，第５５轟炸機聯隊被挑選出來執行這個任務。這個聯隊的Ｈｅ－１１１以小編隊飛行在鐵路線上空，一旦發現運輸車隊，立刻投入攻擊。在頭幾個星期中，德軍的攻擊取得了很大成效，第５５轟炸機聯隊宣稱在１０月中以損失２架Ｈｅ－１１１的代價摧毀了２２２列火車和６４個火車頭。蘇軍被迫將鐵路運輸局限在夜間，並將大量高射炮部隊部署在各個運輸樞紐上。
由於德軍這時將對鐵路線的攻擊視為第一要點，蘇聯空軍的壓力大大減輕，於是在前線蘇聯空軍變得越來越活躍。１０月５日蘇軍出動大量轟炸機和攻擊機轟炸德第１７集團軍的部隊，在德第５５軍的地段上，就遭到蘇軍４２次空襲，規模高達２５０架次。第二天，第４４戰鬥機師直屬中隊由Boris Biryukov中尉率領的５架Ｉ－１５３攻擊了Berestovaya 河上的德軍橋樑，Biryukov中尉投下的炸彈炸毀了橋樑，其他Ｉ－１５３的攻擊則擊毀了１輛德軍卡車和１門高射炮。１０月６日晚上，德第５３轟炸機聯隊第９中隊的３架Ｈｅ－１１１奉命執行一次特殊任務，攻擊位於Kramatorskaya 的蘇聯坦克工廠，這次襲擊取得了完全成功，蘇聯坦克工廠遭到重創，超過１００名工人被炸死或炸傷。
１０月９日，德第１７集團軍第１９５步兵師遭到了蘇聯空軍４３次空襲，蘇軍的空襲是如此猛烈，以致整個第１７集團軍被迫轉入防禦，該集團軍報告共有２００名士兵和２３８匹馬被炸死，他們強烈要求空中掩護。
瓦爾特·里希瑙元帥的德國第６集團軍最後於１０月２４日攻占了哈爾科夫，但德國人失望地發現頓涅茨盆地中的蘇聯工廠都成了“空殼子”。在蘇軍驚人的努力下，蘇聯得以在７月至１１月間將１５２３個工廠遷移到東方。
在阻止德軍地面部隊前進的過程中，表現得最出色的蘇軍部隊是第４４戰鬥機師裝備著過時的Ｉ－１５３的直屬中隊，該中隊由Farit Fatkullin 大尉指揮。１０月２５日，正當德第６集團軍正在渡過頓涅茨河時，Yevgeniy Chistyakov 少尉領隊的３架Ｉ－１５３攻擊了河邊的德軍部隊，並摧毀了１輛坦克和８輛卡車。３天后在另一次襲擊中，Chistyakov少尉又擊毀了６輛卡車和４座浮橋。
１０月３０日，第４４戰鬥機師直屬中隊的Petr Kudar中尉和Ivan Zinchenko中士突然襲擊了德軍的一個摩托化部隊，在攻擊過程中，他們遭到得軍密集的地面炮火攻擊，Zinchenko中士的Ｉ－１５３在第二次掠襲中被擊傷，他只能脫離戰鬥。這時Kudar中尉決定打掉德國人的高射炮，他一次又一次的向德軍高射炮位俯衝掃射，在這其間他的Ｉ－１５３一再被擊中，但Kudar 中尉毫不退縮，終於德國人的高射炮沉默了下來，這時Kudar中尉駕駛著他的重傷的飛機試圖飛回基地，但在途中他的Ｉ－１５３墜毀，Kudar中尉就這樣在他的第１５５次作戰任務中陣亡。１１月２０日，Kudar中尉被追授“蘇聯英雄”稱號。
由於這個中隊在戰鬥中的出色表現，包括中隊長Farit Fatkullin 大尉在內的７個飛行員也被授予“蘇聯英雄”的金星勳章，受勛的蘇聯飛行員包括Boris Biryukov中尉，他於８月６日～１０月３１日間摧毀了德軍６輛坦克和１１２輛卡車，Arseniy Stepanov 中尉，他在９月８日～１１月３日間摧毀了３輛坦克，５輛卡車和８輛摩托化車輛。Yevgeniy Chistyakov 少尉，他摧毀了３輛坦克，６０輛卡車和４門大炮。
雖然德國空軍出動了大量飛機企圖阻止蘇聯將西部的工業設施遷往東部，但他們的企圖失敗了，蘇聯著名飛機設計師雅科夫列夫回憶：
“我懷著驕傲的心情回憶起那些艱難的日子，在那些工廠遷移到新址僅３個星期後，我們就得以開始重新投入生產。３個月後，我們的產量就開始超過原產量，１１個月後，我們的產量達到原產量的２. ５倍！”二十三
從１９４１年９月下旬開始，德國第４航空隊就同時在４個戰場上作戰，也就是基輔、奧德薩、哈爾科夫和克里米亞。從戰術上看，這樣分散使用兵力是值得批評的，但由於兵力不足，對德國人來說，這也是無可奈何的事。
從地理形勢來看，誰控制了克里米亞，誰就控制了黑海，而自開戰以來，蘇聯空軍就是以克里米亞為基地，不斷空襲羅馬尼亞油田的，由於羅馬尼亞油田是德國最重要的石油來源，那麼為了一勞永逸地解除這個威脅，德軍必須攻占克里米亞。
９月１８日，曼斯坦因將軍接任了第１１集團軍司令，他立刻開始策劃對克里米亞的攻擊，但這時在此地區的德國空軍力量嚴重不足，在進攻初期能向德國地面部隊提供支援的只有第２７轟炸機聯隊加上第５１轟炸機聯隊的一部，而且第２７聯隊經過了連續苦戰後，此時兵力只有滿員兵力的三分之一。而第５１轟炸機聯隊戰史中也說“我們的力量嚴重不足，聯隊直屬中隊很少有超過３～４架飛機的時候，而我們不得不以這樣的兵力去攻擊大量目標，這嚴重影響了攻擊效率。”
在蘇聯空軍方面，雖然在戰爭初期遭受了嚴重損失，蘇聯空軍仍設法在這個地區集結了大量兵力，蘇南方方面軍空軍和黑海艦隊海軍航空兵在這裡起了重要作用。９月１８日，蘇黑海艦隊海軍航空兵第３２戰鬥機團成功地炸毀了第聶伯河位於Zaporozhye的橋樑，從而切斷了德軍的補給線，暫時遲緩了德軍的前進。
由於德軍這時將對鐵路線的攻擊視為第一要點，蘇聯空軍的壓力大大減輕，於是在前線蘇聯空軍變得越來越活躍。１０月５日蘇軍出動大量轟炸機和攻擊機轟炸德第１７集團軍的部隊，在德第５５軍的地段上，就遭到蘇軍４２次空襲，規模高達２５０架次。第二天，第４４戰鬥機師直屬中隊由Boris Biryukov中尉率領的５架Ｉ－１５３攻擊了Berestovaya 河上的德軍橋樑，Biryukov中尉投下的炸彈炸毀了橋樑，其他Ｉ－１５３的攻擊則擊毀了１輛德軍卡車和１門高射炮。１０月６日晚上，德第５３轟炸機聯隊第９中隊的３架Ｈｅ－１１１奉命執行一次特殊任務，攻擊位於Kramatorskaya 的蘇聯坦克工廠，這次襲擊取得了完全成功，蘇聯坦克工廠遭到重創，超過１００名工人被炸死或炸傷。
１０月９日，德第１７集團軍第１９５步兵師遭到了蘇聯空軍４３次空襲，蘇軍的空襲是如此猛烈，以致整個第１７集團軍被迫轉入防禦，該集團軍報告共有２００名士兵和２３８匹馬被炸死，他們強烈要求空中掩護。
瓦爾特·里希瑙元帥的德國第６集團軍最後於１０月２４日攻占了哈爾科夫，但德國人失望地發現頓涅茨盆地中的蘇聯工廠都成了“空殼子”。在蘇軍驚人的努力下，蘇聯得以在７月至１１月間將１５２３個工廠遷移到東方。
在阻止德軍地面部隊前進的過程中，表現得最出色的蘇軍部隊是第４４戰鬥機師裝備著過時的Ｉ－１５３的直屬中隊，該中隊由Farit Fatkullin 大尉指揮。１０月２５日，正當德第６集團軍正在渡過頓涅茨河時，Yevgeniy Chistyakov 少尉領隊的３架Ｉ－１５３攻擊了河邊的德軍部隊，並摧毀了１輛坦克和８輛卡車。３天后在另一次襲擊中，Chistyakov少尉又擊毀了６輛卡車和４座浮橋。
１０月３０日，第４４戰鬥機師直屬中隊的Petr Kudar中尉和Ivan Zinchenko中士突然襲擊了德軍的一個摩托化部隊，在攻擊過程中，他們遭到得軍密集的地面炮火攻擊，Zinchenko中士的Ｉ－１５３在第二次掠襲中被擊傷，他只能脫離戰鬥。這時Kudar中尉決定打掉德國人的高射炮，他一次又一次的向德軍高射炮位俯衝掃射，在這其間他的Ｉ－１５３一再被擊中，但Kudar 中尉毫不退縮，終於德國人的高射炮沉默了下來，這時Kudar中尉駕駛著他的重傷的飛機試圖飛回基地，但在途中他的Ｉ－１５３墜毀，Kudar中尉就這樣在他的第１５５次作戰任務中陣亡。１１月２０日，Kudar中尉被追授“蘇聯英雄”稱號。
由於這個中隊在戰鬥中的出色表現，包括中隊長Farit Fatkullin 大尉在內的７個飛行員也被授予“蘇聯英雄”的金星勳章，受勛的蘇聯飛行員包括Boris Biryukov中尉，他於８月６日～１０月３１日間摧毀了德軍６輛坦克和１１２輛卡車，Arseniy Stepanov 中尉，他在９月８日～１１月３日間摧毀了３輛坦克，５輛卡車和８輛摩托化車輛。Yevgeniy Chistyakov 少尉，他摧毀了３輛坦克，６０輛卡車和４門大炮。
雖然德國空軍出動了大量飛機企圖阻止蘇聯將西部的工業設施遷往東部，但他們的企圖失敗了，蘇聯著名飛機設計師雅科夫列夫回憶：
“我懷著驕傲的心情回憶起那些艱難的日子，在那些工廠遷移到新址僅３個星期後，我們就得以開始重新投入生產。３個月後，我們的產量就開始超過原產量，１１個月後，我們的產量達到原產量的２. ５倍！”二十三
從１９４１年９月下旬開始，德國第４航空隊就同時在４個戰場上作戰，也就是基輔、奧德薩、哈爾科夫和克里米亞。從戰術上看，這樣分散使用兵力是值得批評的，但由於兵力不足，對德國人來說，這也是無可奈何的事。
從地理形勢來看，誰控制了克里米亞，誰就控制了黑海，而自開戰以來，蘇聯空軍就是以克里米亞為基地，不斷空襲羅馬尼亞油田的，由於羅馬尼亞油田是德國最重要的石油來源，那麼為了一勞永逸地解除這個威脅，德軍必須攻占克里米亞。
９月１８日，曼斯坦因將軍接任了第１１集團軍司令，他立刻開始策劃對克里米亞的攻擊，但這時在此地區的德國空軍力量嚴重不足，在進攻初期能向德國地面部隊提供支援的只有第２７轟炸機聯隊加上第５１轟炸機聯隊的一部，而且第２７聯隊經過了連續苦戰後，此時兵力只有滿員兵力的三分之一。而第５１轟炸機聯隊戰史中也說“我們的力量嚴重不足，聯隊直屬中隊很少有超過３～４架飛機的時候，而我們不得不以這樣的兵力去攻擊大量目標，這嚴重影響了攻擊效率。”
在蘇聯空軍方面，雖然在戰爭初期遭受了嚴重損失，蘇聯空軍仍設法在這個地區集結了大量兵力，蘇南方方面軍空軍和黑海艦隊海軍航空兵在這裡起了重要作用。９月１８日，蘇黑海艦隊海軍航空兵第３２戰鬥機團成功地炸毀了第聶伯河位於Zaporozhye的橋樑，從而切斷了德軍的補給線，暫時遲緩了德軍的前進。