В январе 1943 года полковник Мамченков был назначен командиром 41-ой зенитно артиллерийской дивизии РГК 8-й армии, которая летом 1943 года участвовала в Мгинской наступательной операции. В январе 1944 года, после того как дивизия была дислоцирована в Новгород и вошла в состав Ленинградского фронта, она принимала участие в Новгородско-Лужской наступательной операции. В феврале 1944 года дивизия вошла в состав 54-й армии этого же фронта, а 24 апреля — 3-го Прибалтийского фронта. 17 июля дивизия была в составе 67-й армии и участвовала в Псковско-Островской и Тартуской наступательных операциях. Но в бою за Тарту 23 августа дивизия не выполнила задачу, в связи с чем, согласно решению по расследованию Военного совета фронта Мамченков был понижен в должности до командира полка.