20 августа 1939 года, после долгой и тщательной подготовки советско-монгольские войска начали решающую наступательную операцию по окружению и уничтожению японской группировки на восточном берегу реки Халхин-Гол.
В 5.45 утра по японским позициям нанесли удар 150 бомбардировщиков СБ под прикрытием 144 истребителей. Экипажи бомбили прицельно, с высоты 2500 метров, так как многочисленный эскорт позволял им не опасаться вражеских перехватчиков, а специальные штурмовые группы пушечных истребителей И-16П общей численностью 46 самолетов подавили огонь зенитных батарей. Во время налета ни один японский самолет в небе так и не появился.
В 6.15 началась артиллерийская подготовка, которая продолжалась три часа. За 15 минут до ее окончания нанесла удар вторая волна бомбардировщиков. 52 СБ в сопровождении 162 истребителей снова отбомбились по японским укреплениям. На этот раз японские истребители попытались воспрепятствовать авиаудару. Некоторым из них удалось прорваться к бомбардировщикам и повредить три самолета, однако все экипажи вернулись на свои аэродромы.
Пилоты «ишаков», защищая бомбардировщики, сбили два истребителя Ки-27. Во второй половине дня состоялся еще один бой, в котором впервые участвовала экспериментальная группа И-16, вооруженная реактивными снарядами РС-82. Эта группа из пяти машин под командованием капитана Звонарева прибыла на фронт 16 августа и была включена в состав 22-го ИАП. 20 августа состоялось ее боевое крещение. В первом же бою «ракетоносцы», согласно докладам пилотов, сбили на встречных курсах два японских самолета.
Тем временем, сразу по окончанию артподготовки под торжественные аккорды «Интернационала», зазвучавшие из нескольких мощных репродукторов, установленных прямо на передовой, пошла в атаку советская пехота и танки. Эффект от артиллерийских и воздушных ударов был столь силен, что уцелевшие японские орудия смогли открыть огонь только через полтора часа.
Вечером того же дня наши летчики провели очередную успешную штурмовку японского прифронтового аэродрома Араи и без потерь сожгли на стоянках пять истребителей, а также — двухмоторный транспортник «Накадзима» Ки-34. Еще девять истребителей получили повреждения. После этого «визита» японцы предпочли эвакуировать уцелевшие машины на гораздо более удаленный от линии фронта аэродром Ганьчжур, что привело к снижению активности их авиации в зоне боевых действий.
Японцы признали 20 августа потерю восьми самолетов и троих летчиков, заявив в свою очередь об уничтожении в воздушных боях и огнем зенитной артиллерии 33 советских истребителей и двух бомбардировщиков. Однако в реальности не было сбито ни одной нашей машины. Всего за день на японские позиции, тыловые объекты и транспортные коммуникации было сброшено 166 тонн бомб.
21 августа наступление продолжалось. Войска 1-й армейской группы двумя охватывающими ударами с севера и с юга стремились взять в кольцо отчаянно сопротивлявшуюся японскую группировку.
Японцы же попытались нанести второй массированный авиаудар по нашим аэродромам, чтобы «вывести из игры» так сильно досаждавшую им советскую авиацию. В операции были задействованы 24 одномоторных бомбардировщика Ки-30, 12 двухмоторных бомбардировщиков Ки-21 и 15 легких штурмовиков Ки-36. Истребительный эскорт обеспечивали 88 Ки-27 из 1-го, 11-го, 24-го и 64-го сентаев.
Первая ударная волна стартовала с рассветом. Противник был заблаговременно обнаружен постами ВНОС и советские истребители встретили нападавших уже в воздухе. В 15-20 километрах к северу от авиабазы Тамсаг-Булак разгорелось грандиозное воздушное сражение, в котором с нашей стороны участвовали 174 истребителя И-16 и И-153, а с японской — 139 самолетов различных типов.
По советским данным, в бою было сбито 13 японских самолетов. Наши потери — шесть машин: три И-153 из 56-го ИАП (пилоты А.И. Егоров, И.Б. Савельев и Е.И. Сидоров спаслись на парашютах), а также два И-16 из 70-го и один — из 22-го полка (летчики В.В. Загребин, М.Д. Катюгин и И.И. Панин погибли). Несколько бомбардировщиков все же прорвались к аэродрому, но только одна из сброшенных ими бомб поразила цель, уничтожив СБ, стоявший на краю летного поля.
Примерно через час навстречу второй волне бомбардировщиков вылетели 32 И-16 из 56-го ИАП. В этот раз японцев удалось перехватить еще над восточным берегом Халхин-Гола. Вторая группа оказалась гораздо малочисленнее первой — всего 25 машин. Наши, согласно докладам участников боя, разгромили ее, сбив без потерь три легких бомбардировщика и три истребителя.
В 14.45 58 И-16 и 11 И-153 из 22-го ИАП, вылетевшие на штурмовку, встретили еще одну группу японцев, в которой было примерно 15 одномоторных бомбардировщиков и 25 истребителей. Краснозвездные машины устремились в атаку и, по докладам пилотов, также без потерь сбили три ЛБ-97 (советское название Ки-30) и семь Ки-27.
Последний воздушный бой в за этот богатый событиями день состоялся примерно в 17.30. 52 И-16 и восемь «Чаек» из 22-го полка, также летевшие на штурмовку, встретили у самой земли, над берегами Хайластын-Гола примерно 60 самолетов противника. Наши сбили два истребителя, потеряв один И-16, в котором погиб старший лейтенант Н.Н. Дементьев.
Под вечер настала пора подводить итоги. Главный из них состоял в том, что попытка японцев перехватить инициативу закончилась полным провалом. Повторить успех, достигнутый 27 июня, им не удалось. При отсутствии реальных достижений их надо, хотя бы, придумать. И в штабе ВВС Квантунской армии родилась депеша, согласно которой «воздушные самураи» 21 августа уничтожили на земле 18 бомбардировщиков и семь истребителей, а в воздушных боях сбили еще 58 истребителей и один СБ.
Реальные потери советских ВВС составили 14 машин: три «Чайки», четыре И-16, один И-16П и шесть СБ, причем все бомбардировщики, кроме одного, уничтоженного при бомбежке аэродрома, были сбиты зенитным огнем. Последнее связано с тем, что 21 августа штурмовым группам истребителей, выделенным для подавления вражеских зениток, пришлось вместо этого отражать японские налеты на свои аэродромы.
Кроме того, бомбардировщики, совершившие 21 августа 255 боевых вылетов, стремились еще более повысить точность бомбометания и для этого работали на малых высотах — до 2000 метров, что делало их весьма уязвимыми не только для зенитной артиллерии среднего калибра, но и для малокалиберных зенитных автоматов, которых у японцев было много.
Собственные безвозвратные потери японцы, как и днем ранее, оценили в восемь самолетов: один бомбардировщик Ки-30, один штурмовик Ки-36 и шесть истребителей Ки-27. Погибло семь японских летчиков, в том числе старший сержант Яги Танака из 1-го сентая, а также лейтенант Кайдзуми Ямагучи, старшие сержанты Такеси Сасаки и Торо Китамура из 64-го. Еще четверо пилотов получили ранения.
По размаху воздушных боев и количеству участвующих в них самолетов 21 августа являлось рекордным днем за всю войну. И этот день показал, что, несмотря на мастерство и храбрость японских пилотов, авиация Квантунской армии утратила господство в воздухе и больше не могла решать поставленные задачи. В воздушной войне над Халхин-Голом наступил перелом.
