日军侦察机发现中国战机后，试图掉头逃窜，但 Bf-109 与 CR.32 战斗机在性能上占据绝对优势，很快便追了上来。
飞行员驾驶着 Bf-109，紧紧咬住一架日军侦察机，他调整好角度，按下开火按钮，机枪子弹呼啸而出，日军侦察机的机翼瞬间被打断，冒着黑烟坠入汨罗江。
另一架 CR.32 战斗机的飞行员也不甘示弱，他与两架日军侦察机展开缠斗。日军侦察机试图夹击对方，但中国飞行员凭借精湛的飞行技术，在空中灵活穿梭，先是避开了敌军的火力，然后突然掉头，对准其中一架侦察机的尾部开火，将其击落。
经过半个多小时的激战，中国空军共击落日军侦察机 3 架，击伤 2 架，剩余 1 架仓皇逃窜。
此次空战的胜利，极大地鼓舞了地面部队的士气。
但日军并未善罢甘休，9 月 21 日，他们派出 12 架战斗机掩护渡河部队，试图低空支援地面进攻。
桃源机场再次出动战机拦截，双方在汨罗江上空展开了更为激烈的空战。
中国飞行员驾驶着 Bf-109，与日军战斗机在空中周旋，当看到日军战机正准备轰炸 118 师的阵地，立即加速冲了过去，从侧面发起攻击，将其击落。
四省边地的空军，采用 “多打一” 的战术，先后击落日军战斗机 4 架。日军战机见势不妙，不敢再低空飞行，只能在高空盘旋，无法有效支援地面部队。
除了拦截日军战机，桃源机场的 He-111 中型轰炸机也承担着轰炸日军补给营地的任务。
9 月 23 日佛晓，十架 He-111 轰炸机满载炸弹，从桃源机场起飞，趁着夜色掩护，直奔日军北岸补给营地。
轰炸机群谨慎飞行，避开了日军的防空火力，抵达目标上空后，立即投下炸弹。
日军补给营地瞬间燃起大火，弹药库、粮食仓库被炸毁，爆炸声震彻夜空。
轰炸持续了一个小时，当轰炸机群返回机场时，日军的补给营地已化为一片废墟，大量弹药与粮食被烧毁，严重影响了日军的进攻能力。
制空权的争夺，成为长沙会战的重要组成部分。
四省边地空军凭借性能优势与飞行员的英勇作战，成功遏制了日军的空中攻势，为地面部队的防御作战提供了有力保障。
飞行员们每天都要升空数次，有时甚至一天要经历数次空战，许多人都疲惫不堪，但他们没有丝毫退缩。
有飞行员在日记中写道：“只要能守住长沙，只要能把鬼子赶出中国，就算牺牲也值得！”
在汨罗江主战场激战的同时，81 军在洞庭湖东岸及湘江交汇处展开了激烈的侧翼防御与破袭作战。
81 军军长田达将指挥部设在洞庭湖东岸的一座小镇上，他深知，侧翼的安全直接关系到汨罗江防线的稳定，一旦日军从洞庭湖或湘江偷袭，后果不堪设想。
9 月 18 日，日军东路第 33 师团派出一个联队，向洞庭湖东岸的 126 师阵地发起进攻。
126 师师长田阁毅依托有利地形，将部队部署在丘陵与湖泊之间，形成了多层次的防御体系。
日军的进攻一开始便遭到了 126 师的顽强抵抗，轻重机枪、迫击炮齐开火，日军士兵被压制在开阔地带，无法前进。
田阁毅站在指挥所里，密切关注着战场局势，他下令：“内河舰队炮艇立即支援，用炮火打击日军侧翼！”
接到命令后，洞庭湖分舰队的炮艇迅速驶向战场，炮艇上的火炮对准日军阵地猛烈轰击。
日军腹背受敌，进攻节奏被打乱，伤亡不断增加。经过一天的激战，126 师成功击退了日军的进攻，守住了洞庭湖东岸的阵地。
田阁毅看着战场上的硝烟，松了一口气：“告诉兄弟们，继续加强防御，日军肯定还会再来的。”
果然，9 月 20 日，日军再次集结兵力，向 126 师阵地发起猛攻。此次日军不仅派出了地面部队，还动用了少量海军陆战队，试图从水路夹击 126 师。
田阁毅早有防备，他命令 126 师一部坚守阵地，另一部与内河舰队炮艇协同，重点防御水路。
日军的海军陆战队乘坐汽艇，试图从湖泊迂回至 126 师阵地后方，但遭到了洞庭湖分舰队的猛烈打击，汽艇被击沉多艘，海军陆战队士兵伤亡惨重，被迫撤退。
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