Большинство же частей 102-й авиадивизии имели на вооружении устаревшие типы самолётов И-15, И-16 и И-153, а лётчики впервые участвовали в воздушных боях. Поэтому поначалу их боевая деятельность была малоэффективной. Так например, в июле дивизия провела всего 47 воздушных боёв, при этом сбила только 17 целей врага. К сентябрю она уже провела 440 воздушных боёв и уничтожила 329 самолётов противника. Потери дивизии составили 128 самолётов. В ноябре, что к тому времени было вполне обосновано, она обороняла, главным образом, пути сообщения и железнодорожные объекты за Волгой, а также переправы через неё для доставки подкреплений сражавшимся в городе 62 и 64 армиям.
Поэтому при противовоздушной обороне непосредственно Сталинграда основную роль играла зенитная артиллерия, которая вела непрерывные круглосуточные бои с воздушным и наземным противником, прежде всего на правом берегу Волги.
Положение в районе непосредственной близости к городу резко осложнилось с 23 августа 1942 года. На рассвете немецкие 16-я танковая и 3-я моторизованная дивизии в составе 200 танков и более 300 автомашин с пехотой, внезапно форсировав Дон в районе западнее хутора Вертячий, начали стремительное продвижение на Сталинград, стремясь с ходу ворваться в город с севера. Появление противника с этого направления ранее считалось маловероятным, поэтому здесь не было не только каких-либо серьёзных укреплений, но и частей сухопутных войск. В результате батареи 1077-го зенитного артполка, расположенные в первом боевом секторе, оказались один на один с врагом. Днём колонна фашистских танков вышла к рубежу обороны 4-й и 5-й батарей полка. Завязалась смертельная схватка.
Получив донесение с наблюдательного пункта о появлении танков, командир 4-й батареи старший лейтенант Н.С. Скакун приказал выдвинуть первое и второе орудия на специальные позиции, заблаговременно, по опыту битвы под Москвой, подготовленные для противотанковой обороны, и усилить наблюдение. Вскоре появилась колонна танков, и батарея открыла по ней огонь. Сразу же была уничтожена одна машина, за ней вторая, а потом задымилась третья. Фашисты открыли ответный огонь. И в это время с неба на зенитчиков обрушились самолёты. Пришлось двумя орудиями отбиваться от наседавших "Юнкерсов", а двумя драться с танками.
Под огнём противника таяли ряды зенитчиков. Вот уже комиссар батареи младший политрук И. Киселёв и заместитель командира батареи лейтенант Е. Дерий встали к орудиям, заменив выбывших из строя заряжающего и наводчика. Полтора часа шел неравный бой с фашистскими танками и авиацией, но батарея выиграла его, не пропустив противника к городу. За это время 4-я батарея сбила 2 самолёта, уничтожила 18 танков и 8 автомашин с пехотой противника.
Такой же бой выдержала и 5-я батарея этого полка под командованием старшего лейтенанта С. Чёрного и младшего политрука Б. Букарева. Когда батарея отразила очередной налёт бомбардировщиков, из штаба полка сообщили о приближении танковой колонны. Коммунисты успели накоротке провести партийное собрание. Они обратились к личному составу батареи с призывом: "Ни шагу назад, драться с врагом до последнего снаряда, до последнего вздоха!". Их призыв молнией облетел боевые расчёты. А через несколько минут на подходе к батарее показались до 80 танков с автоматчиками. При подходе танков на прицельную дальность заговорили наши орудия. Первыми же выстрелами был подбит головной танк, а второй загорелся. Другие танки развернулись и, ведя огонь с ходу, попытались обойти батарею с флангов. В это время в воздухе появились вражеские самолёты и засыпали огневую позицию батареи бомбами. Но ни бомбы, ни снаряды не смогли сломить волю советских бойцов. Остался на позиции и продолжал управление боем старший лейтенант С. Чёрный, получивший контузию от разрыва бомбы. Примеру своего командира последовали тяжелораненные бойцы-зенитчики Н. Чаусовский, Г. Кодев и Ю. Халфин. На подступах к огневой позиции в результате боя замерли 15 исковерканных танков, валялись обломки двух самолётов и десятки трупов фашистских солдат. Намеченный фашистами прорыв к городу был сорван.
Днём в бой вступила 6-я батарея под командованием старшего лейтенанта М. Рощина. Фашисты намеревались с ходу раздавить наши орудия. Но зенитчики, подпустив их на 700 метров, открыли меткий интенсивный огонь. Первыми же выстрелами они подожгли 3 танка, через несколько минут запылали ещё 5. Точно посылал снаряды в цель наводчик ефрейтор И. Маркин. Метким огнём он сбил самолёт Хе-111, поджёг 6 танков и 2 автомашины. Мужественно отражая яростные атаки врага в течение полутора часов, батарея уничтожила 18 танков и 3 автомашины с пехотой. И только после того, как все орудия вышли из строя, воины оставили огневую позицию.