15 июля 1941 года майор Сухорябов был назначен командиром 163-го истребительного авиаполка, формировавшегося в город Саратов. 22 июля полк был направлен на фронт под Вязьму. С 24 июля, находясь в оперативном подчинении 24-й армии Резервного фронта, он начал боевую работу по прикрытию войск в районе Ельни. Полк участвовал в Смоленском сражении, Ельнинской наступательной операции. С октября принимал участие в битве под Москвой, действуя с аэродромов Гжатск, Кубинка, Серпухов, Химки. С перебазированием в Химки полк вошел в подчинение командования истребительного авиакорпуса ПВО Москвы и в его составе вел боевую работу по прикрытию боевых порядков войск и объектов в районах Клин, Волоколамск. В начале января 1942 года он перебазировался на Северо-Западный фронт, где вошел в подчинение командующего ВВС 3-й ударной армии. Здесь он принимал участие в Торопецко-Холмской наступательной операции. В феврале он перешел в распоряжение ВВС Калининского фронта, выполнял задачи по прикрытию войск в районах Нелидово и Ржева, сопровождал на боевые вылеты штурмовики 6-го гвардейского штурмового авиаполка. В апреле он вошел в 211-ю смешанную авиадивизию (с мая — в составе 3-й воздушной армии Калининского фронта).