El 18 de mayo de 1942, Wilcke fue transferido para la Jagdgeschwader 3 "Udet" (JG 3), bautizada en honor del as de la aviación de la Primera Guerra Mundial Ernst Udet. De vuelta al Frente Oriental, Wilcke se hizo Geschwaderkommodore de la JG 3 el día 11 de agosto, sustituyendo al Oberst Günther Lützow, que había sido transferido para el equipo del General dé Jagdflieger como Inspector de Cazas Diurnos en el Frente Oriental.[35] Operando a partir de un aeródromo en Chuguyev, la JG 3 participó en combates aéreos en el área de Kharkov, actualmente Carcóvia, durante la Segunda Batalla de Carcóvia. El 26 de junio de 1942, la JG 3 fue reunida en Schtschihry, en el sector sur del Frente Oriental, para la ofensiva de verano que se planeaba para apoyar el avance de la Wehrmacht en dirección la Stalingrado. Durante los meses siguientes, la JG 3 estuvo ubicada en aeródromos en las localidades de Gorshechnoye, Olkhovatka, Millerovo, Nowy-Cholan, Frolovo, Tuzov y Pitomnik.[44]