И вскоре смена власти состоялась. Несмотря на то что вновь созданное буржуазное правительство Багрянова 26 августа объявило о полном нейтралитете страны и вступило в переговоры с англо-американскими союзниками, советские войска уже стояли у границ Болгарии. По призыву ЦК БРП на заводах страны начались забастовки, которые переросли во всеобщую политическую стачку. Было сформировано еще одно правительство (старое ушло в отставку) Муравиева, который подтвердил, что Болгария будет строго соблюдать нейтралитет. Но это были только слова. Остатки немецких войск, отходившие из Румынии, продолжали свободно пребывать в Болгарии. В связи с создавшейся обстановкой советское правительство 5 сентября заявило, что «не только Болгария находится в состоянии войны с СССР, поскольку она и ранее находилась в состоянии войны с СССР, но и Советский Союз отныне будет находится в состоянии войны с Болгарией».
Ставка Верховного главнокомандования приказала войскам 3-го Украинского фронта и Черноморскому флоту начать 8 сентября боевые действия против Болгарии, выйти 12 сентября на линию Руссе — Палатица — Карнобат — Бургас и здесь приостановить продвижение. Вопрос о дальнейшем наступлении Ставка предполагала решить в зависимости от развития внутриполитической обстановки в стране.
Болгарская армия в тот период насчитывала 23 дивизии и 7 бригад, но войскам 3-го Украинского фронта формально противостояли лишь 4 дивизии и 2 бригады. Болгария имела свыше 400 самолетов. В Варне и Бургасе были сосредоточены свыше 80 военных судов немецкого и болгарского флотов.
3-й Украинский фронт и Черноморский флот располагали значительными силами, способными подавить любое сопротивление. Однако исходя из внутриполитической ситуации в стране, было решено произвести демонстрационно-пропагандистскую акцию, чтобы без кровопролития помочь местным коммунистам из БРП произвести смену режима в Болгарии. Это было сделано следующим образом.
4-й и 7-й гвардейские механизированные корпуса должны были войти на территорию Болгарии одними из первых. За две недели до ввода войск тыловики завезли в подразделения новенькое обмундирование, оно подгонялось по фигуре, чтобы у военнослужащих Красной армии был бравый вид. Танкисты, артиллеристы, водители заново окрашивали технику зеленой краской, в изобилии появившейся на складах, и подновляли тактические знаки. Советские войска должны были войти на территорию Болгарии как освободители, на этот раз — от немецкого ига, поэтому танковые орудия были зачехлены и «задраены» в походном положении.
8 сентября 1944 года разведбатальон 4 гв. мк первым пересек румыно-болгарскую границу. На КП мехкорпуса с тревогой ждали первых радиосообщений о поведении военнослужащих болгарской армии. Но донесения превзошли самые оптимистические ожидания — при прохождении моторизованных колонн наших войск болгарские пограничники, выстроившись, отдавали честь солдатам Красной армии!
Нечто подобное происходило и на других участках границы. Без всякого сопротивления на следующий день передовые части советских войск вышли на заданный рубеж. За два дня было пройдено 110–160 км. 4-й механизированный корпус в течение дня достиг района Варны, а 7-й мехкорпус — района Шумена, где и был остановлен. В дальнейшем распоряжением Генштаба Красной армии 7 мк был выведен из состава 3-го Украинского фронта и переподчинен 2-му Украинскому фронту. 4 мк, не останавливаясь, выступил на Бургас и к 16.00 9 сентября овладел последним, пройдя марш в 600 км.
Наш флот во взаимодействии с наземными войсками вошел в порты Варна и Бургас. Болгарские корабли также не оказали сопротивления. Весь немецкий флот был затоплен по приказу германского командования. Немецкие моряки были взяты в плен. Вечером 9 сентября Ставка в соответствии с указанием Государственного Комитета Обороны приказала приостановить дальнейшее продвижение и закрепиться на достигнутых рубежах.
В ночь на 9 сентября, согласно ранее разработанному плану, в Софии началось восстание антифашистских прокоммунистических сил Отечественного фронта. Отряды повстанцев арестовали регентов (После смерти в 1943 году царя Бориса на престол был возведен его малолетний сын Симеон. При нем был учрежден регентский совет, в состав которого вошли Б. Филов, Н. Михов и князь Кирилл. — Примеч. авт.), министров и других представителей монархически-буржуазных кругов. Болгарская армия не оказала никакого сопротивления, более того — многие ее соединения и части примкнули к восставшим. В этот же день было образовано правительство Отечественного фронта во главе с К. Георгиевым, где важнейшую роль играли коммунисты.
Новое правительство незамедлительно приступило к реализации своей программы. Оно объявило войну Германии и последнему нацистскому сателлиту — хортистской Венгрии. Правительство распустило парламент, полицию, предприняло чистку госаппарата и перестройку армии, запретило пронацистские организации. Создавалась народная милиция. Болгарские войска эвакуировались из Греции и юго-восточных районов Югославии.
Новая 450-тысячная Болгарская народная армия под командованием генерал-лейтенанта Ивана Маринова (5 отдельных армий, каждая из которых по мощи была эквивалентна советскому стрелковому корпусу, и некоторые отдельные соединения, например, бронетанковая бригада. — Примеч. авт.), поступили в оперативное подчинение советских войск. Теперь можно было начинать планирование операции в Югославии.
К концу сентября штаб 3-го Украинского фронта под командованием Маршала Советского Союза Ф. И. Толбухина разработал окончательный план действий советских войск в Белградской операции. Начальнику штаба фронта генерал-полковнику С. С. Бирюзову было приказано согласовать его с планом Верховного штаба Народно-освободительной армии Югославии. 1 октября 1944 года план командования 3-го Украинского фронта был утвержден Ставкой Верховного главнокомандования.
Ударная группировка фронта в составе 57-й армии (командующий — генерал-лейтенант Н. А. Гаген), 4-го гвардейского механизированного корпуса (командир — генерал-лейтенант В. И. Жданов), 5-й отдельной гвардейской мотострелковой бригады полковника Н. И. Завьялова и 236-й стрелковой дивизии фронтового подчинения полковника П. И. Кулижского получила задачу прорвать приграничную оборону немецких войск в полосе от Дуная до Княжеваца и, сосредоточивая основные усилия в направлении населенных пунктов Заечар, Жагубица, Смедеревска Паланка, Белград, в тесном взаимодействии с войсками Народно-освободительной армии Югославии перерезать железные и шоссейные дороги, идущие к Белграду с юга, освободить столицу Югославии, разгромить основные силы белградской группировки противника и к исходу операции выйти на рубеж река Дунай, Обреновац, Крагуевац, Чичевац, Княжевац.
В связи с тем, что вдоль болгаро-югославской границы тянутся труднопроходимые Западные Балканы, командование фронта решило обойти их с севера, на участке западнее Видин, Кула, и сосредоточить здесь главные силы. Восточно-Сербские горы предполагалось преодолеть в условиях тактической разобщенности корпусов и даже дивизий, что было вызвано недостатком дорог и их небольшой пропускной способностью. После выхода стрелковых войск в долину реки Велика Морава в сражение вводились подвижные войска фронта.
Вспомогательный удар на нишском направлении наносила 2-я болгарская армия, которая наступлением из района Пирота на Ниш и Лесковац должна была совместно с 13-м корпусом Народно-освободительной армии Югославии обеспечить боевые действия 57-й армии и 14-го корпуса НОАЮ с юга. Боевые действия 57-й армии с севера обеспечивал 10-й гвардейский стрелковый корпус 46-й армии 2-го Украинского фронта, который получил задачу ударом через Вршац выйти к Белграду в районе Панчево.
17-я воздушная армия (командующий — генерал-полковник В. А. Судец), соединения которой к исходу сентября 1944 года базировались в основном на аэродромы в районах Видина, Лома, Софии, получила задачу продолжать дезорганизовывать железнодорожные и автомобильные перевозки войск вермахта, уничтожать его живую силу и боевую технику на поле боя, на марше и в районах сосредоточения. Самолеты на аэродромах в Земуне, Нови-Саде, Борово должны были завоевать господство в воздухе, содействуя тем самым наступлению советских, югославских и болгарских войск. В состав 17-й воздушной армии входили: 136, 306, 189-я штурмовые, 295, 288, 194-я истребительные, 244, 262-я бомбардировочные авиационные дивизии, два разведывательных авиаполка. Кроме того, в оперативном подчинении армии находилась авиационная группа генерала А. Н. Витрука — 10-я гвардейская штурмовая и 236-я истребительная авиационные дивизии. Для надежного обеспечения боевых действий наземных войск, организации тесного взаимодействия с ними, четкого и непрерывного управления авиацией в ходе боя 17-я воздушная армия была разделена на две группы: северную и южную.