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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架苏军型的“伊尔－２”式攻击机第１次出现在战场在这种不足６０００千克重的飞机上，装甲就占了７００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，其飞行度达到了４２０公里，并可安装２门２３毫米机炮，挂载４００至６００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７２０辆坦克，加上强击火炮和哈萨克军的装备，坦克、强击火炮约１０００辆左右，在可以有效使用的坦克数量上与苏军相当，且华军坦克中的式“灰狼”坦克和“郊狼”坦克歼击车在火力和装甲上较“Ｔ－３４”、“ＫＶ”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２００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５０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辆坦克当然能够使用的没这么多，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１０辆被中国空军的９０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个苏联机械化军第２２、１５、４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师近１５０辆坦克和黄宗汉少将的装甲１３师也拥有近１５０辆坦克，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１０日，第５航空军所属的３个轰炸航空联队第５１、５４、５５就击毁了２０１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