Сергей Фильченков родился 18 марта 1915 года в деревне Большие Воробьи, располагавшейся в самой южной части Ржевского уезда, на границе со Смоленщиной. До истока Днепра — семь вёрст по лесной дороге.
Сергей окончил школу в селе Городок и уехал в Ржев. Он работал на хлебозаводе и учился в Ржевском аэроклубе.
В 1938 году Ржевский райвоенкомат призвал Сергея в ряды Красной Армии. Он окончил школу младших авиационных специалистов (ШМАС), а в 1940 году — Военную авиационную школу стрелков-бомбардиров.
С фашистами он воевал с первого дня Великой Отечественной войны и до тяжёлого ранения в воздушном бою под Берлином 16 апреля 1945 года. На «пешке» – бомбардировщике Пе-2 – он летал и стрелком, и стрелком-радистом, и штурманом. Его приметил и взял в свой экипаж легендарный лётчик-истребитель Николай Мусинский. И настоящая боевая деятельность нашего земляка началась с конца декабря 1941 года на Калининском фронте в составе 128-го полка (в конце войны — Калининский Краснознамённый ордена Суворова) 211-й ближнебомбардировочной авиадивизии.
Боевой журнал полка фиксировал один за другим успешные боевые вылеты экипажа Мусинского в начавшейся Ржевско-Вяземской наступательной операции. 6 февраля в составе группы пикирующих бомбардировщиков Пе-2 он разбомбил шоссейную дорогу, уничтожив 10 автофургонов и около 80 гитлеровцев. 10 февраля, снизившись до бреющего полета, он уничтожил прицельным пушечно-пулемётным огнём 8 автофургонов, 5 подвод с военными грузами и около 50 гитлеровцев. 12 февраля в составе звена было атаковано скопление наземных войск врага. Сбросив на цель бомбовый груз, Мусинский снизился до ста метров, и стрелок Фильченков стал поливать пулемётным огнём вражеских солдат. Было уничтожено около 80 гитлеровцев, выведено из строя 10 автомашин и 5 орудий на конной тяге. 15 февраля экипаж расстрелял с малой высоты около сотни гитлеровцев и подавил бомбовыми ударами артиллерийскую батарею.
Особенным стал для экипажа воздушный бой 22 февраля. За 50 километров до цели возникли проблемы с двигателем, и пришлось сбросить бомбы на ближайший военный объект противника. Горели склады, метались в панике гитлеровцы... Фашисты открыли сильный зенитный огонь, а пять «мессеров» устроили настоящую охоту на наш бомбардировщик. Мусинский маневрировал, отстреливался и нападал сам. С тридцатью пулевыми и двумя пушечными пробоинами наш самолёт сел на своём аэродроме.
В начале марта экипаж участвовал в бомбардировке немецкого аэродрома, когда наши бомбы надолго привели в негодность взлётную полосу. Были сбиты два самолёта противника, а ещё десять вспыхнули, не успев взлететь. В конце того же месяца лейтенант Мусинский повёл шесть Пе-2, чтобы нанести удар по вражескому аэродрому вблизи станции Новодугинской к юго-западу от Ржева. Неожиданно на его группу напали истребители Ме-109. Стрелки, в том числе Сергей Фильченков, групповым огнём подожгли два «мессера», а остальные скрылись. Путь к цели был свободен. Наши метко отбомбились: на аэродроме горело десять машин противника. Все экипажи группы Мусинского вернулись на свой аэродром.
В июне 1942 года исключительно напряжённые бои шли на подступах к Ржеву, близ Белого и Оленина. 128-й авиаполк беспрерывно наносил удары по узлам сопротивления, скоплениям техники и живой силы, подходящим резервам противника. В шести ударах по вражеским аэродромам он уничтожил и повредил около 50 самолётов. В одном из боевых вылетов экипаж лейтенанта Николая Мусинского сбросил бомбовый груз на склады боеприпасов противника, а стрелок Сергей Фильченков сбил два фашистских самолёта. Не раз ему приходилось пролетать над родной деревней.
Генерал-полковник Андрей Рытов в книге воспоминаний «Рыцари пятого океана» писал: «О боевых подвигах Мусинского на фронте ходили легенды. Обычно ему поручали самые трудные задания, требующие исключительной смелости и боевого мастерства. В августе 1942 года командующий 3-й воздушной армией Калининского фронта поставил задачу — нанести удар по аэродрому, расположенному близ Смоленска. Там, по данным разведки, скопилось около 70 вражеских самолётов. Аэродром сильно прикрывался зенитными средствами. Командир дивизии вызвал Мусинского, указал на карте объект для бомбометания и сказал просто: «Надо...» — «Раз надо — будет сделано, — без рисовки ответил капитан. — Когда вылет?» — «Через тридцать минут». Пятёрку самолётов Мусинский вывел сначала за облака. Потом, чтобы дезориентировать противовоздушную оборону противника, уклонился немного на запад, сделал заход со стороны солнца и с приглушёнными моторами как снег на голову обрушился на аэродром. Когда зенитки открыли огонь, было уже поздно. На самолётных стоянках начали рваться бомбы, возникли пожары. Фотоконтроль подтвердил, что наши бомбардировщики уничтожили 14 вражеских самолётов, склад с горючим и авиамастерские».
6 сентября 1942 года экипажу было поручено уничтожить переправу через Десну. Рытов писал: «Мусинский снова пошёл на хитрость. Чтобы усыпить бдительность вражеских наблюдательных постов, он провёл группу в стороне от переправы. Потом бомбардировщики, сделав резкий поворот влево, легли на боевой курс. Зенитки открыли огонь с запозданием. Переправа рухнула в воды Десны».
Во всех этих боях принимал участие Сергей Фильченков, именно с сентября 1942 года ставший после короткой учёбы штурманом в экипаже Николая Мусинского. На Калининском фронте он воевал до 4 ноября 1942 года, а затем 128-й авиаполк, получивший к этому времени почётное наименование «Калининский», был переведён в 241-ю бомбардировочную авиадивизию и сражался на Брянском, Центральном и 1-м Белорусском фронтах. Сергей Фильченков принимал участие в Курской битве, а после битвы за Днепр — в Речицкой наступательной операции. 18 ноября 1943 года наши войска овладели городом Речицей, и приказом верховного главнокомандующего за особые отличия 241-й бомбардировочной авиадивизии было присвоено почётное наименование «Речицкая».
К июлю 1944 года Сергей Фильченков совершил 212 боевых вылетов на разведку и бомбардировку противника, сбил лично бомбардировщик He-126 и четыре вражеских самолёта в составе группы. В самом начале операции «Багратион» Мусинский и его штурман Фильченков совершили подвиг, о котором говорил весь фронт: они разбомбили мост через Березину, в результате чего более 300 танков и автомашин противника попали в руки наших войск. Осенью 1812 года в первую Отечественную войну Наполеону при переправе через Березину удалось ускользнуть от русского плена. В Великую Отечественную войну наш земляк Сергей Фильченков в аналогичной ситуации не оставил другим агрессорам — немецким фашистам — ни малейших шансов спастись.
26 октября 1944 года штурману экипажа 128-го бомбардировочного авиаполка 241-й бомбардировочной авиадивизии 3-го бомбардировочного авиакорпуса 16-й воздушной армии 1-го Белорусского фронта младшему лейтенанту Сергею Яковлевичу Фильченкову присвоили звание Героя Советского Союза (медаль «Золотая Звезда» № 3106). 16 апреля 1945 года в бою за Берлин во время своего 259-го боевого вылета самолёт лейтенанта Константина Царёва, где штурманом был Сергей Фильченков, подбили немецкие зенитки. 241-й бомбардировочной Речицкой ордена Кутузова авиадивизией в это время командовал Герой Советского Союза полковник Алексей Фёдоров. Через много лет он выпустил книгу воспоминаний «В небе — пикировщики!», где подробно рассказывает об этом драматичном эпизоде последних дней великой войны.
«16 апреля 1945 года рано утром войска 1-го Белорусского фронта перешли в наступление. Началась Берлинская операция. Во второй половине дня лётчики 241-й бомбардировочной дивизии нанесли очередной удар по опорным пунктам противника. Командир эскадрильи 128-го бомбардировочного авиационного полка старший лейтенант Юрий Хилков и штурман Герой Советского Союза Николай Старостин повели девятку самолётов на бомбардировку опорного пункта Харнекоп возле города Врицен. Через 20 минут полёта девятка миновала Одер. Появившееся на время солнце рассеивает стелющийся внизу туман. Всё лучше просматривается земля. Самолёты минуют места совсем ещё недавних и, по всему видно, ожесточённых схваток. Время от времени внизу появляются орудийные вспышки. Ведомый обратил внимание на стрельбу из лесного массива. По-видимому, там укрылись остатки разгромленных немецких частей, подготовивших заслон на пути продвижения советских войск. Бомбардировщики идут к намеченным целям, проходят мимо пылающих пунктов сопротивления, на подступах к которым горят автомашины, танки, самоходные артиллерийские установки...
До предела напряжён штурман экипажа Герой Советского Союза Сергей Фильченков, совсем недавно ещё бывший стрелком-радистом. Право переучиться на штурмана он заслужил за большие боевые заслуги…
И вот теперь он уверенно снимает предохранитель с замка бомбосбрасывателя, уточняет расчётные данные и готовится к нанесению удара по намеченной цели. Ведущий группы Юрий Хилков уже выпустил тормозные решётки и через секунду-вторую направит свою машину в пике. Вслед за комэском ринется в атаку самолёт лейтенанта Константина Царёва, за ним остальные машины эскадрильи. «Петляковы» всей девяткой, в чётких линиях звеньев, представляющих собой обычный «клин», будут под углом 60 градусов нестись с огромной скоростью к земле и огню навстречу. Но в этот ответственный момент командир экипажа лётчик Царёв вдруг слышит голоса стрелка-радиста и штурмана: «Атакуют вражеские истребители — они заходят сверху сзади и слева!» Стрелок-радист сержант А. Кривоченков открыл огонь из хвостового пулемёта, сбросил авиационную гранату; подключился и штурман — его крупнокалиберный пулёмет помогает защитить заднюю полусферу.
Лейтенант К. Царёв замечает, как на их звено заходит для атаки пара «фоккеров». На одном из них вспыхивают световые точки — это противник уже ведёт огонь по машине. Дистанция между самолётами стремительно сокращается. Вдруг сильный толчок, самолёт содрогнулся всем корпусом, экипаж забеспокоился, не понимая, что же произошло. А «фоккеры», сделав левый разворот, с набором высоты удалились в противоположном направлении. И снова еле улавливаемый ровный гул обоих моторов. «Петляков» без крена, свободно следует по курсу. Но вот взгляд Царёва останавливается на приборной доске и замечает стрелку бензомера, катастрофически приближающуюся к нулю. Быстро падает давление масла на левом моторе. «Два прямых попадания в центроплан и фюзеляж, — докладывает штурман. — За самолётом след дыма. Пламени не наблюдаю». — «Строя не покинем. Будем продолжать полёт. В составе девятки идём на объект!» — уверенно говорит командир и, увеличив обороты моторов, старается ближе подойти к ведущему группы — Хилкову...
До земли 800 метров. Резкий сильный удар отбросил самолёт в сторону. Лётчик изо всех сил потянул на себя штурвал, но машина по инерции продолжала сближаться с землёй, затем накренилась, и с приборной доски посыпались стёкла. И только теперь командир экипажа заметил в носовой части фюзеляжа огромное отверстие. На полу пилотской кабины склонился окровавленный штурман Сергей Фильченков, обеими руками схватившись за ноги: зенитный снаряд разорвался рядом с его сиденьем. «Командир, Костя... Я, кажется, здорово ранен», — еле услышал Царёв сдавленный голос верного друга Сергея Фильченкова. Царёв не сразу понял, что выровняло машину: запоздалое действие рулей или взрывная волна бомб, но почувствовал, что тяги руля глубины повреждены. В дыму разрывов пилот убрал тормозные решетки и, сделав разворот, повёл самолёт на свою территорию...
Дорога каждая секунда, а долгожданного Одера всё нет и нет. Как медленно тянется время! Через несколько минут, наконец-то, показалась широкая лента реки. «Одер! Одер впереди!» — закричал стрелок-радист Алёша Кривоченков, уже 18 раз до того перелетавший широкую немецкую реку. Командир сличил полётную карту с местностью, восстановил на время потерянную ориентировку и облегчённо вздохнул. Чувство радости невольно передалось и штурману Сергею Фильченкову. Он старается подбодрить своего друга и командира: «Ну, вот мы и на своей теперь территории. Не робей, Костюха, садись на «брюхо»!»
Впереди показалось шоссе. Возле него заболоченная местность. Царёв направляет «петлякова» на выбранный участок, пытается выпустить посадочные щитки, но они не действуют. Прогорает задняя стенка кабины. Нестерпимо жарко, трудно дышать. Прямо по курсу, на краю выбранной площадки, виден дом, вокруг него — полуобгоревшие деревья. Самолёт сближается с ними. Стараясь миновать деревья, Царёв отдает вперёд до отказа оба сектора газа. Но бесполезно: нет тяги, моторы замерли...
Когда «петляков» приземлился близ Ной-Барнима, пламя перебросилось в переднюю кабину. Верный долгу фронтового товарищества, стрелок-радист Алексей Кривоченков бросился на выручку лётчику и штурману. Вот он уже у пилотской кабины. Вместе с Царёвым они поднимают на руки штурмана Фильченкова и относят в сторону от самолёта. И вовремя: Пе-2 воспламенился полностью. Густой чёрный дым с шипеньем и яростным треском поднялся вверх. Взрывами бензобаков окончился нелёгкий фронтовой путь боевой машины.
И вдруг началась перестрелка. Обожжённые авиаторы лежали, не зная, кто стреляет, свои или чужие? Царёв начал припоминать: пролетая над домом, он как будто видел одиночные танки, возле которых суетились люди, но тогда они не стреляли. Лётчику и стрелку-радисту показалось, что это советские танки, знаменитые Т-34, но как убедиться в этом? С пистолетом в руках командир по-пластунски пополз к обгоревшим деревьям. Не успел он миновать и нескольких метров, как его окликнул Кривоченков: «Товарищ лейтенант, ползите обратно. Фашисты залегли там!» — «Эй, лётчики, двигайте сюда, к нам. Здесь свои!» — закричали советские пехотинцы, уже подползшие совсем близко к штурману и стрелку-радисту. Несколько грязных и уставших бойцов, непрерывно сражавшихся с фашистами на этом небольшом участке, наперебой бросились обнимать и целовать советских авиаторов. Они из блиндажа увидели пылающий самолёт, и командир роты снарядил их на поддержку экипажа. Через несколько минут солдаты на руках отнесли Сергея Фильченкова в безопасное место. Из их слов лётчики узнали, что тот участок земли, где они приземлились, лишь полчаса тому назад находился в руках противника».
Более полугода врачи боролись за жизнь Героя Советского Союза Сергея Фильченкова. И он выжил, хотя в авиацию вернуться уже не смог. Сергей Яковлевич поселился в Казани, где жил и работал до своей кончины. Он умер от старых ран 30 ноября 1965 года. А месяцем ранее, 28 октября, в Ленинграде скончался его боевой командир Герой Советского Союза Николай Мусинский.