26 июля перевелся на должность старшего инспектора по технике пилотирования управления 3-й воздушной армии Калининского фронта. В период с 12 августа по 7 сентября 1942 года одновременно командовал группой лётчиков-штрафников, затем исполнял должность командира 157-го истребительного авиационного полка этой воздушной армии. В этих должностях участвовал в Ржевско-Сычевской и Великолукской наступательных операциях. 23 сентября 1942 года в одиночку над аэродромом Бошарово вел воздушный бой против 24 самолётов противника (18 Ю-88 и 6 Ме-109), в котором сбил 1 и подбил 2 самолёта противника (все три — Ю-88).В сентябре 1942 года ранен в лицо и ноги. 27 декабря 1942 года Фёдоров назначен заместителем командира 256-й истребительной авиадивизии. В марте 1943 года участвовал с ней в Ржевско-Вяземской наступательной операции.