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苏联的飞机设计师们制成了各种新型的飞机，包括重轰炸机、俯冲轰炸机和战斗机。
弗拉基米尔·М·佩特利亚科夫的Де一2型俯冲轰炸机于1940年投入批量生产，在此后五年间，共生产了11，426架。该型飞机装有五挺机枪，载弹量为3，300磅（1，500公斤），在16，000英尺（4，877米）高度上的最大速度为每小时335英里（539公里）。С·В·伊柳辛设计的ДБ一3Ф（〃ДБ〃代表远程轰炸机，〃Ф〃代表增压器）后来又改名为ИА一4于1940年装备部队。这种飞机在20，000英尺（6，096米）高度上的最大速度为每小时265英里（426公里），航程2，000英里（3，218公里）左右。ИА一4型飞机在第二次世界大战期间成为远程航空兵的主要机种，1940至1944年间共生产了5，256架。
1940年有三种战斗机投入批量生产，它们是МиГ一3、Як一1和Vагг一3。1941年著名的ИА一2强击机开始装备部队。这四种飞机后来在第二次世界大战期间曾经大量生产。МиГ一3在1940年至1941年间共制造大约3，322架， 它是由阿尔乔姆·米高扬和米哈依尔·古列维奇小组设计研制的。这种新式战斗机在22，ooo英尺（6，706米）高度上的最大时速略大于400英里（644公里）。МиГ一3的性能在16，000英尺（4，877米）以上高度上不亚于德国的Me一309，但在13，ooo英尺（3，962米）以下，它的性能就不如德国的Me一109了。А·С·雅科夫列夫的Як一1的设计是受到了英国喷火式和德国的Me一109的影响，他去英国和德国访问时曾经看到过这两种飞机。Як一1是一种下单翼飞机，在20，ooo英尺（6，096米）高度上的最大速度为每小时400英里（644公里）。苏联在第二次世界大战期间共生产了8，72l架Як一1。Vагг一3是拉沃奇金、戈尔布诺夫和古德科夫等三人小组设计的，于1941年初期投入批量生产。这是一种下单翼飞机，具有苏联三十年代生产的大部分战斗机的机身短的特征，该型飞机的最大速度为每小时335英里（539公里），总共生产了6，529架。
著名的ИА一2强击机（俯冲轰炸机）于1941年3月完成国家验收后立即投入批量生产，同年7月已有少量装备部队。这种飞机的武器装备有两门23毫米航炮、两挺12．7毫米机枪、八枚火箭或13，ooo磅（5，909公斤）炸弹。这种飞机的装甲很厚，以致有〃飞行坦克〃之称。伊柳辛设计的强击机成了苏联第二次世界大战期间最著名的一种飞机，也是一种打坦克的最好武器。苏联共生产了36，163架ИА一2飞机。
据沙库林说，所有的老式战斗机到了1940年的下半年都已停产。因为到了那个时候，苏联已有飞机工厂二十八个、发动机工厂十四个和飞机部件工厂三十二个，所以沙库林有充分理由相信，苏联空军在未来几年内能装备足够的新式飞机。截至1941年年中为止，苏空军装备的绝大部分飞机均已陈旧，因为新型飞机到1941年年初方开始装备部队，而过了不久，这些新式飞机大部分均被纳粹德国在地面上击毁，这对苏联空军来说是一桩不幸的事。
德国的进攻（19411942）
当苏联飞机设计师们于1941年至1942年着手研制更好的飞机时，希特勒即已使其军队作好了与俄国打仗的准备。希特勒认为对俄国实施〃闪击战〃是可能的，因此他于1940年12月18日发布了第21号指令（或称“巴巴罗萨行动计划”）。这个指令一般地说明进攻苏联的战略方针，发动日期定在1941年5月月中。在“巴巴罗萨”行动中苏联空军很快就被消灭殆尽。
“我们要有力地打击敌人，一支把他们打到俄国空军再不能够对德国领土实施突击的地方。此次作战的最终目的，是在大体上沿伏尔加阿尔汉格尔斯克一线建立一条拦阻亚洲的俄罗斯人的屏障。遗留到最后的俄国乌拉尔的工业区，则可于必要时由空军消灭之。
进攻一开始，便要通过猛烈的突击阻止俄国空军进行有效的活动”。
由于德国卷入南斯拉夫一希腊战役，“巴巴罗萨”行动发起日不得不推迟到6月22日。然而希特勒要求进行的“猛烈突击”确实是十分猛烈的。当德国空军实施突击的时候，苏联飞机正停放在机场上，所以它们成了德国飞行员最容易摧毁的目标，战争开始48小时之内被消灭的苏联飞机可能达2，ooo架之多，甚至苏联自己也承认在战争开始后24小时之内就损失了1，500架飞机。
苏联红军及其空军被德军打了个措手不及。斯大林没有把1939至1941年年间在波兰、罗马尼亚和其他地方得到的领土（这是德国人入侵苏联的必经之路）当作缓冲地区利用，而是把部队调到这些新占领土的前方地区。苏联空军把驻地移到靠近1939年9月确定的新边境地区，而分布在西部几个军区的机场大部分正由内务人民委员部不慌不忙地在进行改建。苏联战斗机集中停放在很少几个机场上，这样便成了德国空军突然袭击的理想目标。此外，地面对空监视、警报和通信等组织得很差，几乎谈不到什么早期预替。
由于德国飞行员全面掌握了突然性这一有利条件，再加上有利的天气，他们能持续不断地从高空和低空攻击苏联机场。德国轰炸机部队一天当中执行任务乡达六次，而俯冲轰炸机和战斗机部队一天出动的次数竟多达八次。由于苏联飞机一行一行地排列在机场上，而且毫无掩蔽，这就成了德国空军较易瞄准的理想目标。少数苏联飞机也曾设法升空迎战，但立即被击落。
遭到破坏之严重程度，几乎令人无法置信。根据德方的材料，第一波637架轰炸机和231架战斗机是以苏联机场为目标的。即使根据苏联的官方材料，也说有1，ooo架德国轰炸机突击了苏联66个机场，苏联损失飞机1，200架，其中有800架毁于地面。德国统帅部报告，截至6月29日，亦即开始进攻一周之后，共摧毁苏联飞机4，ooo余架。苏德双方宣布的击毁对方和己方损失飞机的数字都是很不可靠的，二者之差距达到了荒唐的程度。甚至苏联方面也承认，最初几天被德国空军造成的巨大破坏几乎是令人难以置信的。
对空防御组织得不好，飞机的质量差，飞行员没有经验，以及上级指挥机关陷入了极度的混乱等因素加在一起，使苏联为抗击德国空军的破坏而作的努力毫无成效。苏联的И…15Б和И一16决非德国梅塞施米特109的对手。苏联全部战斗机和俯冲轰炸机在1941年夏季所能作到的，只是试图给苏联地面军队以某些援助。此外，装备ИA一4或陈旧的ТБ一3的苏联远程轰炸航空兵，也不能深入敌纵深实施突击，以阻挡德军的进攻。因为地面形势危急，远程轰炸航空兵基本上要用于遂行并非是它们所擅长的近距支援作战。
据德国空军第二航空队司令凯塞林元帅说，德国在开战两天后便取得了空中优势。（他在自己所著的书中还描绘了苏联中程轰炸机如何以固定的时间间隔飞临德军上空，又如何轻而易举地被德国战斗机大量击落的情景。）
红军不是没有战术空中支援，就是没有战略空中支援，因此只能受德国空军的摆布，而德国的装甲兵群则能深入到苏军战线后方活动，而基本上不受苏联空军的阻挠。不仅如此，当他们的挺进受阻时，还可以召唤自己的空军部队前来支援。德国的“闪击战”正如希特勒所预期的那样进展着。战争的头三个月里，冯·勒布指挥的北方集团军群一直打到波罗的海沿岸诸国并开始包围列宁格勒；冯·博克指挥的中央集团军群一举包围了苏联三个集团军和四个机械化军，总共俘虏了28万7千人；而冯·隆德施泰德指挥的南方集团军群，在乌克兰俘虏人员66万5千名、大炮3，178门、装甲车884辆，这是在战争中俘获最多的一次。
苏联在乌克兰拥有的飞机数量几乎与敌人在乌克兰使用的数量大体相等，均为1，150架，但苏联飞机当中有百分之七十五是陈旧的。根据苏方统计的数字， 8、9两个月在基辅和黑海地区作战期间，苏联空军共出动了2万6千余架次。但据普洛彻指出，德国空军在整个乌克兰战役期间始终拥有空中优势，能够阻止“苏联空军对德国地面军队的任何严重干扰”，德国空军〃对包围圈内的俄国军队和器材装备基本上能够不受阻碍地实施突击。〃德军获得的巨大胜利证明普洛彻的说法是对的，要么就是说明苏联出动的2万6千架次飞机没有起到作用。
到了9月底，希特勒开始热衷于要中央集团军群向莫斯科方向重新发动攻势。战役开始便顺利地对维亚兹马一勃良斯克地区内的苏军实施了大规模的双重包围。当德军的步兵对陷于包围困内的苏军扫荡时，他们的装甲兵继续向前挺进。后来阴雨连绵，致使德军的推进完全停顿，这并不是由于俄军的抗击，而是由于道路的泥泞，道路变成无底深渊，轮式车辆无法通行，甚至坦克也无法通过。此时入侵者除了等待寒冷的天气使大地封冻外，别无其他办法。
苏联关于空中战争的官方材料说，在战争的头四个月里，也就是截止到10月德军在向莫斯科挺进的途中被迫停下来时为止，苏联共出动飞机25万架次，主要是突击德国的坦克和摩托化部队，并摧毁敌机3，500架。苏联对德军损失的估计无疑是偏高的，然而即使相信苏联的数字，若把它与苏联空军于1941年夏秋两季的损失相比，德国空军还是取得很大的战绩。
德国空军的兵力在11月上旬已经缩减到2，000架飞机，因为经过四个月的激烈战斗后，有些部队撤出战斗进行休整，还有一些部队则调往地中海和西欧战场，去对付日益增长的美英威胁。另外，正当德国空军于1931年后期在苏联战场上逐渐缩减兵力时，苏联空军却正在得到新式的较好的飞机。后来11、12两个月进行的莫斯科战役说明，