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几乎与空袭同时，4时30分，德第9集团军开始了长达80分钟的炮火准备。空中和地面同时倾泻而来的凶猛火力，几乎把苏军阵地融化在烈火中！为了削弱德军炮火的威力，4时35分，苏第13集团军司令普霍夫下令以967门大炮和迫击炮向德军反击30分钟。
1943年7月5日：履带开始转动（2）
凌晨5时30分，德军开始了他们的攻击。德军左翼的第23军首先实施了牵制性进攻，以2个步兵师（第78突击师，第216步兵师，第36步兵师一个团）攻击苏军第13和48集团军的结合部，配合进攻的有63辆强击火炮。另外还有第811、813装甲工兵连（每连装备96辆“哥利亚”无线电控装甲爆破车，12辆SPW）。但却没有什么突破性装甲兵力，结果仅突入了苏军的第一条壕堑，前进了1点5公里便被阻止了。德军在这一线伤亡惨重，第78突击师第195团进攻最初两天就损失了全部连长。
右翼，德第46装甲军也对加拉宁指挥的红军第70集团军实施了进攻，但被由远东、中亚、外贝加尔边防军和内部人员所组成的红军部队所遏制。
莫德尔的主攻在中央方向展开，投入了第47、41装甲军的7个师（4个装甲师）。其中4个师以及强大的重型战车部队从第一线发动进攻；西侧，第20装甲师和第6步兵师（加强有第505重型坦克营），进攻奥利霍瓦特卡方向；东侧，第292、86步兵师（加强有第656重型坦克歼击团、第216突击坦克营）进攻铁路枢纽波内里。德军7个师当面，红军第13集团军一线部署有第15和第81步兵师；二线，波内里由第307步兵师防守。
从兵力部署看，指向奥利霍瓦特卡的德军，明显要比波内里方向强大一些。这和苏联人事先的判断有些出入：罗科索夫斯基曾认为波内里遭受的威胁最大。这是一个重要的交通枢纽，位于库尔斯克以北76公里，奥廖尔到库尔斯克的铁路就由此通过。
莫德尔的主攻开始！20公里宽的狭窄正面上，6万余德军，近400辆坦克强击火炮（包括31辆“虎”，89辆“菲迪南德”，45辆“灰熊”）汹涌而来！“虎”式重型坦克首先出现，并高速冲到奥卡河右岸，然后原地对红军阵地实施炮击。在这些“虎”的后面，很快涌出了数百辆德国中型坦克和半履带装甲输送车。在地面炮火以及第1航空师密集机群的配合下，上百辆“虎”和第一次上阵的“菲迪南德”重型战车，以坚固的正面装甲弹开雨点般迎面射来的苏军炮弹，引导着由数百辆坦克强击火炮组成的巨大钢铁队形狠狠撞向红军阵地。德军坦克手们遵守着如下原则：坦克在任何时候都不能停止不动。即使坦克被损毁，但火炮还能使用，就要在原地用火力支援冲击！
但当德国坦克接近苏军前沿时，却接二连三的碾上地雷而爆炸，接着又遭到了苏军的火炮直射。他们所进攻的苏军第13集团军防线，埋设有50700枚反坦克地雷，28805枚反步兵地雷。反坦克据点也多如牛毛：其第一道反坦克地区，有15个反坦克地域，45个支撑点；第二道9个反坦克地域，34个支撑点，第三道14个反坦克地域，70个支撑点。当支撑点内的红军用火炮射击德国坦克的同时，周围的壕堑和射击巢也不断用机枪、迫击炮拦阻坦克后面的德国步兵。当德国人迫近时，一个苏军迫击炮炮长甚至用迫击炮弹撞击迫击炮底板引发爆炸。
在雷场中陷入苏军火力打击的德国装甲部队处境险恶！伴随第653、654“菲迪南德”重型坦克歼击营行动的第313、314喷火坦克连成了救星。2个连装备了72辆BⅣ重型履带炸药布放车，可以在半遥控状态下摧毁敌方阵地和雷场。以11辆BⅣ被炸毁为代价，德国人得以在苏联雷场中开辟出4条通道。
BⅣ重型履带炸药布放车
重量：吨
携带炸药：500公斤
时速：38公里
装甲：车体正面10毫米，侧后13毫米
但当德国坦克在雷场中找到通道后，却又遭到了红军工程兵少将约费所指挥的地雷工兵第1近卫旅打击。他们一面顶着德国人的射击，投掷着燃烧瓶和手榴弹，一面在德国坦克履带前布雷。面对不要命的苏联工兵，德军巨大的“菲迪南德”重型坦克歼击车最为吃亏。因为其没有车载机枪，一些“菲迪南德”成员情急之下，据说只能用MG…42机枪通过炮管对外射击。而且“菲迪南德”视野有限，观察镜往往会被苏军猛烈炮火溅起的泥土遮住。
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1943年7月5日：履带开始转动（3）
直到激战一个半小时后，德军才开始以绝对装甲优势冲破红军的防御。在进攻德军右翼，第20装甲师（73辆可动坦克，30门自行火炮）和第6步兵师（加强有第505“虎”式重型坦克营），分别从西面和东面，以上百辆坦克的密集队形冲击苏第15步兵师防线。上午9点，第20装甲师终于取得了突破，得以向前推进了5公里。该师为此付出了沉重代价，可动坦克数从73辆减少到了第二天的50辆。德第6步兵师也在20…30辆“虎”的配合下攻入苏军阵地。由于2个德国师在两翼的突破，苏第15步兵师面临被包围的威胁。5日下午，第15步兵师被迫撤退，结果在德军的追击下受到很大损失，其第676团一度被包围，经苦战后突围。
苏第15步兵师撤退的同时，位于其左翼的第70集团军第132步兵师侧翼暴露，也被迫后撤。当面德军第7、31步兵师趁机渗入第70集团军右翼4…5公里。
在进攻德军左翼，德第292、86步兵师，以第653、654营80多辆“菲迪南德”为前导，不断冲击红军第81步兵师阵地。尽管“菲迪南德”在红军雷场中举步维艰，但还是凭借200毫米的厚实装甲和超长88炮向前缓慢推进。尤其是在红军第81步兵师右翼，德第86步兵师在第18装甲师的1个团、“菲迪南”和第216突击坦克营“灰熊”的支援下，沿铁道扑向波内里。值得一提的是，德军第86步兵师师长魏德林中将不到两年后担任了最后一任柏林卫戍司令，成为第三帝国灭亡的直接见证者。
但在1943年7月5日，魏德林却还在苏联国土内的库尔斯克突出部，并指挥部队逼近波内里。为了阻止魏德林，红军第13集团军司令普霍夫向第81师增援了第129坦克旅（65辆坦克）和第1442自行火炮团（16辆）。另外，他把第74步兵师派往德军第86步兵师东侧，准备以该师和第27近卫坦克团（21辆KV）切断冲入苏军阵地的德军侧翼。中央方面军司令部也把第1、13反坦克旅，和第21迫击炮旅，总计10个炮兵团增援给第13集团军。
在新增坦克部队配合下，红军第81师当天击退了德军的4次进攻。9时30分，苏联飞机也终于姗姗来迟的出现在战场上。第6歼击航空兵军和第1近卫歼击航空兵师的战斗机开始拦截德国轰炸机群，近卫第53强击航空兵团也以6…8机编队攻击德国坦克，并首次使用了公斤的空心装药炸弹（据称可以击穿60毫米装甲）。1架伊尔…2能够携带144枚这样的炸弹，1个大队可以形成150x150米范围的稠密杀伤区。在方面军司令罗科索夫斯基的命令下，共有350架飞机（200架战斗机，150架轰炸机）飞赴第13集团军上空支援。德第6步兵师师长惊呼：“俄国人使用的飞机数量在东部战场前所未见！”
但在库尔斯克北部空域，德国人依然掌握着制空权。德军第1航空师当天出动了2088个架次，远远超过苏联空军第16集团军的1232架次。而且因为苏联预警工作太差，飞行员又迷恋于和德国战斗机缠斗，以至于德国轰炸机可以轻易闯入红军阵地实施轰炸，造成了巨大损失。
在地面战斗中，苏联的T…34也根本无力对抗“菲迪南德”，对方却可以在3000米以上距离轻易摧毁苏联坦克。面对这种几乎无法击穿的钢铁怪物，苏联人受到了很大刺激，以至于一度把所有的德国自行火炮都当成“菲迪南德”：恰如会把四号坦克当成“虎”一样。由于众寡悬殊，红军第81师终于在德军第5次攻击下向后退却。
截至5日日终，德第9集团军在苏第13和70集团军之间15公里正面取得突破，并在第13集团军防线内推进了6…8公里，逼近奥利霍瓦特卡以北15公里处的苏军第二防御地带。为此德国人付出了沉重的代价。根据莫德尔上报的不完全统计，第9集团军当天战斗伤亡达7223人，相当他全部“战斗力量”的1/10。对莫德尔来说，以如此巨大的损失所换取来的胜利并不显著。
2、突出部南部攻势
当莫德尔攻打库尔斯克北部的同时，曼施坦因也在突出部南面发起了进攻。
1943年7月5日：履带开始转动（4）
突出部南部从科列涅沃到沃尔昌斯克，长达244公里。德军在此展开了第2集团军第7军，第4装甲集团军，“肯普夫”战役集群主力。其中除了第7军外，其余都隶属于曼施坦因的南方集团军群。当面是红军沃罗涅日方面军，司令是曼施坦因的老对手瓦图京。
双方具体对峙态势如下：
突出部南部正面（西侧），德第7军（黑尔炮兵上将。4个完整师，1个残缺师）对峙红军第38集团军（奇比索夫，莫斯卡连科）。
突出部南部侧面（南侧），双方展开了主力。曼施坦因部署了第4装甲集团军和“肯普夫”战役集群的2个军。苏军部署了第40集团军（莫斯卡连科），第6、7近卫集团军（奇斯佳科夫和舒米洛夫）。德军总计集中了33万人，1508辆坦克强击火炮和211辆自行火炮；而红军只有233500人，638辆坦克自行火炮。
总的来看，曼施坦因无论兵力还是坦克都要多于莫德尔，所面临的红军兵力又相对较少，因此能够在主战区获得较大优势。而且和莫德尔所不同的是，曼施坦因在战区内几乎没有二线师和预备队，而把全部力量都压到了第一线。曼施坦因的总预备队第24装甲军（内林将军指挥）和第198步兵师，则部署在与“肯普夫”战役集群毗邻的第1装甲集团军内待机而动。和摆出孤注一掷架势的曼施坦因相比，苏军的防御部队却部署在70公里纵深内，因此第一线兵力劣势显著。
曼施坦因不仅占据相当优势，而且通过长期侦察，对当面红军的阵地配置和地形也几乎了如指掌。他部下众多参加过哈尔科夫反击的老兵，士气更是特别高涨。希特勒也对曼施坦因的精锐部队充满信心，战役前还特别安排他们在土耳其军事代表团面前展示“军威”！
而曼施坦因的对手瓦图京所面临的困难，自然也要比莫德尔的对手罗科索夫斯基更大。抛开实力对比不谈，判断曼施坦因的主攻方向就不是一件容易的事情：和莫德尔只有一个突击集团相比，曼施坦因却拥有2个突击集团：位于别尔哥罗德西面的第4装甲集团军，可能由南向北杀向奥博扬；而别尔哥罗德及其南面的“肯普夫”战役集群，则可能由西向东北冲向科罗恰，或者进攻南面的沃尔昌斯克。为了干扰红军的判断，德国人还在沃尔昌斯克发出大量假的无线电信号，并进行了伪装车辆集结，企图吸引红军的注意力。
但瓦图京并没有上当，并判断出了德军的主要目标：奥博扬和科罗恰。由于遭到两个方向威胁，瓦图京不得不将方面军重点防区拉长为164公里（第40集团军、第6、7近卫集团军防线）。在第二梯队配置上，瓦图京也是将第69集团军（52000人）部署在第6、7近卫集团军结合部。第1坦克集团军（4万人，646辆坦克自行火炮）则被集中在第6近卫集团军后方，以掩护奥博扬。毕竟经过该地的交通线，是通向库尔斯克的捷径。
事实上，曼施坦因的首要目标正是奥博扬。为此他部署了最为强大的霍特第4装甲集团军。而对科罗恰实施辅助攻势的任务，则交给了肯普夫的战役集群。
7月5日晨3时开始，库尔斯克南部陆续遭到德军的局部进攻、炮击和空袭。为了支援曼施坦因的攻势，德国空军相当卖力。第8航空军当天出动了2387个架次。相比之下，苏联第2、17空军集团军只出动了1720个架次，另有171个夜间架次，而且其中大量出动是为了袭击德国机场，对红军地面部队的掩护则是漏洞百出。面对德国空军的高强度空中出击，苏联人自己也意识到，他们对德军机场的袭击效果非常微弱。
6时，南方集团军群在第8航空军配合下，已经展开全面攻击。
负责攻击奥博扬方向的德第4装甲集团军，在霍特大将指挥下最大限度的集中兵力。霍特左翼65公里正面，只部署了第52军（奥特将军）的第57、255步兵师，用以牵制红军第40集团军�