在蘇聯外貝加爾方面軍的地段上，情況進一步惡化，由於蘇軍一再後退，使得蘇空軍無法有效組織行動。

這時，中華軍第3裝甲旅攻抵赤塔河東面的城市郊區，一路上幾乎未遭蘇空軍猛烈攻擊，那是因爲惡劣的氣候阻礙了雙方空軍的行動。

但3月14日蘇聯第661攻擊機團的六架pe－2遇上了三架中華軍第五戰鬥機大隊的四架戰鬥機，結果五架pe－2和一架中華軍戰鬥機被擊落，在這場空戰中，第五戰鬥機大隊中隊長李銘少校取得了他戰爭中的第十一次空戰勝利。

3月15日，八架蘇聯蘇－3轟炸機出其不意地襲擊了在烏蘭烏德的機場，炸燬了十四架中華軍飛機，包括第二飛行集羣第三攻擊機大隊的十一架p－51改裝的a-10攻擊機，兩架c－47運輸機，一架f－10戰鬥機。

3月16日，中華第二飛行集羣第二戰鬥機大隊和蘇第550戰鬥機團之間爆發了兩次空戰。

六時，兩架rf－10偵察機前往偵察蘇方城內目標，他們遭遇了兩架mig－9，經過一番激烈的空戰，中華軍中尉易金生擊落了一架mig－9，蘇聯飛行員大衛科洛夫少尉陣亡。

幾個小時後，另兩架第二戰鬥機大隊的f－10遇上了九架su－3，並擊落了其中五架，不過一架被擊落的su－3經過飛行員的緊急修理後，又飛回了基地。

接下來，中華軍空軍就和護航的蘇聯戰鬥機進行了一場激戰，蘇聯二戰英雄波克雷什金中校的mig－9被擊中，他勉強地把飛機開回了基地，這是他在幾天內第二次被擊落了。

上一次他是被一架f－10所擊落，他迫降在中華軍後方，在經過一天一夜的步行差點被俘

。

第二天，輪到中華軍付出代價了，在一次蘇軍第550戰鬥機團赤塔北部機場的襲擊中，中華軍第二飛行集羣第二戰鬥機大隊第二中隊的王靜上尉的f－10被高射炮火擊落。

波克雷什金中校描述當時的情景：“駕駛艙被摔扁了，死去的飛行員佩戴著勳章，從他的飛機上畫的圖形看，他已經擊落了十六架飛機。”

儘管天氣不佳，但中華軍第二飛行集羣指揮官詹姆斯－沃德中將仍決定出動全部轟炸機部隊對蘇軍後方鐵路線進行攻擊，攻擊的效果是十分明顯的。

七月二十五日，馬利諾夫斯基元帥向最高統帥部發電--一切撤出後貝加爾軍區部隊的企圖都失敗了，包圍圈合攏了。

蘇軍的部隊迅速被中華軍分割包圍，陷入了一片混亂。

3月27日3點40分，蘇軍最高統帥部終於同意撤退。

然而爲時已晚，蘇軍指揮失靈，官兵毫無突圍準備，整個17日未組織起進行任何有實際意義的突圍，正如孫志武上將在他的日記中寫道：赤塔包圍圈裡的敵軍在圈內就像彈球一樣地跳躍著。

3月28日，也就是突圍命令下達第二天，蘇軍集中了強大的兵力和坦克，向中華軍第160，151，108坦克營，261機步營構築的赤塔以東陣地發動了第一次突圍。

蘇軍戰士端著上了刺刀的步槍，高喊著烏拉衝向中華軍陣地。

缺少步兵的中華軍很快陷入危急，而恰在此時，中華軍的增援部隊第152，153，161坦克營，262，260機步營趕到，集中所有坦克打退了蘇軍的衝鋒，蘇軍的第一次突圍失敗了。

同一天，在中華軍以西的陣地，雙方也展開了激烈的突圍與反突圍戰鬥，蘇軍出動了一個騎兵師、兩個步兵師，兩個坦克旅的優勢兵力向外突圍，終於殺開一條血路，衝出了包圍圈，但中華軍在二十公里以外又組成了新的包圍圈。

蘇軍兇猛頑強地衝鋒，付出了慘重代價，最終還是沒能夠衝破中華軍的包圍。

廣闊的田野上堆滿了蘇軍將士的屍體，局面慘不忍睹

。

3月29日，反應遲鈍的蘇軍最高統帥部終於下令放棄突圍，命令固守赤塔市區。

蘇軍放棄了城市的外圍工事，炸燬了所有赤塔河上的橋樑，退向城內，而城內以馬利諾夫斯基元帥爲首的黨政軍要員搶先逃命，乘飛機逃離了，中華軍很快佔領了赤塔外圍所有的陣地。

3月30日，城內蘇軍又組織了第二次大規模突圍，曾一度將中華軍陣地打開一個缺口，但不久又被第二道防線的中華軍的反突擊所擊敗。

至此，蘇軍再無力進行有效的突圍攻擊，包圍圈內的蘇軍士兵劫數已定。

同一天，後貝加爾軍區副司令員基爾波諾斯中將、副政治委員布爾米堅斯科軍級政委和第二參謀長圖皮科夫少將在突圍戰鬥中壯烈犧牲。

爲了接應被圍困的蘇軍突圍，駐守西伯利亞彼得羅夫斯克的蘇聯第53集團軍先後出動了幾個步兵師和獨立裝甲旅的兵力，從西面包圍圈外向內進攻，力圖挽救後貝加爾軍區全軍被殲的命運，又遇到了中華軍阻擊部隊的堅固防守和不間斷的空襲，始終未能成功，使被圍蘇軍失去了最後一線希望。

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包圍圈裡的蘇軍越來越混亂，又被切斷了後勤供應，在既無燃料又無彈藥的情況下，只得整營整營地端起刺刀向中華軍的坦克大炮和機槍發起密集衝鋒，擴音機把二戰時斯大林激勵人心的講話傳遍整個戰場，許多士兵陣亡時耳邊仍索繞著他的聲音。

這種絕望的自殺式衝鋒最後成了一場中華軍對蘇軍的大屠殺，成千上萬的蘇軍士兵倒在中華軍的坦克和槍炮下。

在遭受了重大傷亡而徒勞無功之後，蘇軍龐大的重兵集羣令人難以置信地迅速崩潰了。

到4月6日，戰役結束，近二十萬五千將士除陣亡者外，有六萬七千多人成了戰俘。

中華軍還俘獲了坦克84輛，火炮718門，車輛1500輛和大批蘇制武器和彈藥。

戰俘則交給新俄羅斯解放軍人員被押往後方處理，赤塔殲滅戰給蘇聯人心裡留下的陰影在一段時間內被無限擴大。