О событиях этого переломного дня К. Д. Денисов вспоминает так: «К 21 сентября обстановка на фронте еще больше обострилась… Вместо штурмовки аэродрома Чаплинка генералу В. В. Ермаченкову пришлось до 13.00 дважды поднимать по 20—25 самолетов для действий по мотопехоте и артиллерии противника в районах Второ-Константиновки, Чурюма и отметки Памятник… Мне почему-то казалось, что после этих двух напряженнейших вылетов руководство авиагруппы вряд ли пойдет на то, чтобы нанести еще и удар по аэродрому Чаплинка в соответствии с разработанным накануне планом, ведь летный состав устал, а это задание представлялось особенно важным, требующим от исполнителей мобилизации всех сил. Однако перед самым обедом майор А. З. Душин сообщил как ни в чем не бывало:
— На аэродроме Чаплинка, согласно данным утренней разведки, сосредоточено до 30 самолетов противника. Генерал Ермаченков приказал нанести удар в 16.00. Организация атак и состав ударной группы прежние, но прикрывать вас будут тринадцать И-16 и три Як-1…
В 15.00 прозвучала команда «По самолетам!». Взлетела наша четверка, за ней — 10 «бисов». На кругу собрались и направились к ИПМ, где на высоте 400—500 метров уже ждали нас 3 «ила» и 2 «чайки». Вскоре подтянулись и самолеты прикрытия — 13 «ишачков» и 3 «яка»… Восточнее Армянска нас стали встречать одна задругой группы «мессершмиттов». Как позже выяснилось, это произошло потому, что части ВВС 51-й армии нанесли удар по аэродрому Аскания-Нова несколько раньше установленного времени, чем заставили врага поднять в воздух истребителей с других аэродромов. Они-то и связали боем нашу группу прикрытия. Однако у противника не хватило ни сил, ни решительности на то, чтобы расчленить компактную ударную группу, заставить и ее принять бой.
Маневрируя на высоте 1000—1200 метров, мы пробились через зону зенитного огня противника в районе Павловки. Отсюда мы и увидели аэродром Чаплинка. Смотрю — выруливают три самолета, вроде бы транспортные, а один Не-111 уже готовится к взлету. Успел еще заметить, что четыре «хейнкеля» стоят нос к носу несколько в стороне от центра летного поля, а между ними — автоцистерна, в которую, похоже, перекачивался доставленный самолетами бензин.
Пора атаковать! По радио и покачиванием самолета с крыла на крыло подал обусловленный сигнал и с ведомым ринулся в пике на начавший разбег «хейнкель». Трассы сошлись на вражеской машине в момент ее отрыва от земли. Серо-зеленая махина рухнула на границе летного поля и загорелась.
Вывожу самолет боевым разворотом, осматриваюсь. Над аэродромом много взрывов от бомб, сброшенных «бисами» и «чайками», колышутся столбы черного дыма над подожженными «хейнкелями», пылает автоцистерна. В считаные минуты волны пыли прокатились по всему аэродрому. Вот вынырнул из этого густого марева Bf-109, но мы с В. А. Семеновым пришили его к земле.
После бомбового удара группы С. Е. Войтенко пошли в атаку «илы». Вот они один за другим выполняют заходы, методично поражая бомбами, а затем пушечным огнем самолеты противника на стоянке у западной границы аэродрома. Звено лейтенанта Ивана Никитаева сработало отлично. В феерическую картину массированного удара вписываются «бисы» и «чайки», которые стали в круг и, ныряя в облака пыли и дыма, разряжают свои пулеметы по целям… Все самолеты потянулись в сторону Каркинитского залива. Но вижу, что, разгоряченные боем, пилоты не торопятся собраться в компактный боевой порядок. Да и, похоже, сильно газуют головные самолеты. Начинаю нервничать, тем более что вокруг начали шнырять «мессеры», высматривая отбившуюся от строя добычу.
Вот за одним «бисом» потянулся шлейф дыма. «Мессеры» наседают все назойливее, да и становится их больше, видимо, за счет подкрепления с соседних аэродромов… С большим трудом нам удалось все же собраться над Каркинитским заливом и вести уже более организованный групповой бой, надежнее прикрывая друг друга. Вот еще один желто-зеленый Bf-109 нырнул в воду… нужно быстрее, имитируя контратаки, отходить в сторону ближайшего аэродрома ВВС 51-й армии Каджамбак, с которого, как мне накануне стало известно, истребители ЛаГГ-3 должны были наносить удар по аэродрому Аскания-Нова.
Вот наконец и он. Рассчитывая на помощь, стремимся активными действиями приковать все внимание противника к себе. Кажется, это удалось. Даже чересчур. Внезапно очередь из «эрликонов» пришлась по самолету Семенова. Я даже увидел, как затрепетали на его плоскости клочья перкалевой обшивки. А тут же неподалеку, перечеркнув небо дымной строчкой, рухнул на землю Bf-109, сбитый лейтенантом Н. И. Евсеенко. Не удалось надежно прикрыть самолет В. Я. Пастуха — его со стороны солнца внезапно атаковала четверка вражеских истребителей. Машина Пастуха загорелась, но летчик спасся на парашюте.
Увлекшись боем, фашисты не заметили, как их сверху атаковали только что взлетевшие «лагги». Сразу загорелись два немецких самолета, остальные на полных оборотах стали уходить…
Казавшийся бесконечным тридцатипятиминутный бой закончился. Кто же уцелел, кто сбит? Оснований для переживаний было предостаточно: не вернулось пять самолетов, комэск ранен, Семенов сел на фюзеляж. Такого мы еще не видели и не слышали с самого начала войны. Смотрю на летчиков. На их лицах отпечатки тяжелых боев — усталость, расстройство от впервые понесенных столь крупных потерь».
К этому эмоциональному описанию следует добавить следующее. При разработке плана генерал В. В. Ермаченков согласился с предложением командира 5-й эскадрильи И. С. Любимова о сокращении состава группы непосредственного сопровождения ударных самолетов для выделения группы расчистки воздушного пространства в составе четырех Як-1. Группа прибыла к Перекопу за пять минут до пролета штурмовиков, но здесь наткнулась на 12 «мессершмиттов», с которыми вступила в неравный бой. В этой ситуации летчикам удалось лишь не попасться в прицелы самолетов противника, но не сковать их боем. Часть Bf-109 попыталась атаковать штурмовую группу, но была отражена «ишаками» и «яками» непосредственного прикрытия. Дальнейший полет к цели И-15бис и Ил-2 осуществляли уже без какого-либо эскорта, и, когда на обратном пути их атаковала новая группа «мессершмиттов», они попали в критическую ситуацию. Положение усугублялось тем, что большая часть патронов на советских самолетах уже была израсходована при штурмовке аэродрома. Результаты налета, по архивным данным, были следующими: сбит зенитной артиллерией Ил-2 (летчик Покидов на следующий день вернулся в часть), в воздушном бою погибли три И-16 (летчики Гончаров и заместитель командира 3-й эскадрильи 8-го иап Ручкин погибли, Пастух — тяжело ранен) и три И-15бис (летчик Андриянов тяжело ранен, Рожков и Груздев вернулись в часть). Еще два И-15бис в поврежденном состоянии совершили вынужденные посадки на своей территории. Если добавить к этому И-16 летчика Григоровича, сбитый в утреннем воздушном бою, получается, что 21–го Фрайдорфская авиагруппа потеряла почти шестую часть от числа исправных машин. Немцы же признают потерю в этот день лишь одного Bf-109 F-4, который столкнулся в ходе воздушного боя с советским самолетом.