1945年8月10日，即對日宣戰第二天，蘇聯遠東空軍的行動比第一天更加積極，因為天氣已經好轉，有利於戰機出動。
凌晨，第19師的78架伊爾-4再次轟炸了長春。這次空襲，偽滿洲國所謂的首都全城停電，探照燈打開在搜索空中的轟炸機，並有高射炮射擊。但是日軍炮手技術太差，所有蘇軍轟炸機安全返航。轟炸造成長春發生四起大火，居民樓、駐軍營房和倉庫都被擊中起火。不過，蘇軍轟炸機再次錯過了主要目標——關東軍司令部。下午，沒有參加凌晨空襲行動的機組轟炸了虎頭，第35軍先頭部隊已經接近這座要塞。虎頭被蘇軍轟炸機空襲之後，兩座倉庫起火燃燒，另有多處發生火災。圖為參加對日作戰的蘇軍佩-2轟炸機。
來自第34航空攻擊師的9個9機編隊，共81架佩-2轟炸機對虎頭要塞地區進行了猛烈的空襲，這幾乎是該師的所有飛機。經驗豐富的機組為佩-2掛載兩枚FAB-250（250千克）和兩枚FAB-100（100千克）炸彈，而經驗較少的機組只掛載兩枚250千克炸彈，因為這種雙發轟炸機規定只能掛載500千克炸彈。在蘇軍轟炸機的強大攻勢下，日軍虎頭要塞多座重要的裝甲炮塔被直接命中。圖為虎頭要塞被蘇軍轟炸機擊毀的裝甲炮塔。
兩個小時後，蘇軍地面部隊接近虎頭要塞，在空襲中倖存的裝甲炮塔、炮臺、碉堡繼續抵抗。由於虎頭要塞是一座完整的防禦體系，蘇軍地面部隊進展並不順利。蘇軍不得不將攻擊改為圍困，這裡的戰鬥意志持續到二戰結束，成為第二次世界大戰最後結束的戰場。圖為虎頭要塞被擊毀的裝甲炮塔，可以看到炮塔外側有迷彩塗裝。
蘇聯空軍隨後將主要精力轉向消滅日本關東軍的地面有生力量，對車輛、鐵路設施發動空襲。根據第9航空集團軍的最終報告，他們共擊中11臺蒸汽機車、26列火車、101輛汽車、2輛坦克和3門高射炮。日軍顯然不願意進行空戰，這降低了蘇軍空襲的難度，提高了轟炸的命中率，大大增加了摧毀目標的數量。同樣，蘇軍就可以大大減少為轟炸機和攻擊機護航的戰鬥機數量，8月9日護航戰鬥機與轟炸機的比例約為1：1，而在8月10日，只有幾架戰鬥機為9架佩-2轟炸機護航。在戰爭的最後幾天，蘇軍轟炸機完全在沒有護航的情況下執行戰鬥任務。圖為被炸毀的虎頭要塞主炮臺，上面有一塊紀念標牌，記載這裡是第二次世界大戰的最後戰場。這座炮臺厚重的混凝土圓頂下面是一門410mm火炮，瞄準蘇聯方向。
被「解放」的蘇軍戰鬥機開始參與對地面攻擊的任務，同時，「自由狩獵」戰術得到了廣泛的應用，並取得了良好的效果。在「狩獵」中，蘇軍戰鬥機通常組成雙機編隊，一旦發現大型且受到良好保護的目標時，他們就會通過無線電請求增援。圖為虎頭要塞的主炮臺圖紙，能夠看到這座炮臺的結構，炮臺內部空間半徑為12米，高度為15米，非常巨大。
其中一個典型戰例就是第249攻擊機中隊的4架雅克-9T戰鬥機在佩列沃佐奇科夫少校的率領下，展開攻擊行動。8月10日在二道溝車站，前頭的雙機編隊交替攻擊，擊毀兩臺蒸汽機車和多節車廂，這座車站的交通被徹底癱瘓。隨後，同一個小組又發現另一列由兩臺蒸汽機車牽引的長途火車，兩架戰鬥機穿越雲層發動四次攻擊，摧毀了這兩臺機車。圖為日軍投降後，虎頭要塞的次要建築物被拆毀，這是一座碎石構成的碉堡。
8月10日一整天的戰鬥，第9航空集團軍出動了1027架次戰機，其中遠程轟炸機78架次，前線轟炸機116架次，攻擊機136架次，戰鬥機616架次，偵察機81架次。此外，夜間還有7架波-2教練機執行了特殊的任務，將偵察兵傘降到敵人戰線後方。進入戰爭第二天，蘇聯空軍以最大強度運轉，儘管出動戰機數量增加，但是損失卻明顯低於第一天。2架雅克-9、2架伊爾-2、1架佩-2沒有返航。根據第251攻擊機師的戰鬥日誌，第536團的飛行員博特勒駕駛伊爾-2攻擊機在執行任務時油箱被打破，沒有放下起落架就在普拉託諾夫卡附近機腹迫降，飛行員生還，但飛機報廢。圖為蘇軍佔領後的虎頭要塞，日軍兵營門口修建了防禦牆，上面還有射擊孔。
執行轟炸任務時，第536團的科羅比茨基中尉因為高度太低，他駕駛的伊爾-2被自己投下的炸彈彈片擊傷。科羅比茨基緊急將這架受傷的伊爾-2降落在蘇軍未佔領的地區。不久，蘇軍偵察機飛臨這個地區，返回後，偵察機飛行員報告說，伊爾-2附近沒有發現飛行員的蹤跡，當地居民正在忙著拆解這架飛機。一天後，科羅比茨基和他的機槍手斯特魯戈夫中士徒步返回了蘇軍機場。圖為251攻擊機師迫降的伊爾-2，機組人員安然無恙。
圖說：75年前蘇聯空軍對關東軍發動突襲 日軍不知所措 損失慘重
「黑死神」伊爾-2再度起飛 紀念伊留申誕辰124周年
1945年5月8日納粹德國投降 蘇聯官兵開懷暢飲 酒與蘇軍的小故事
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