thumb|Znaczek pocztowy Armenii, jako czwarty marsz. S. Chudiakow thumb|S. Chudiakow na armeńskim znaczku pocztowym W 1931 roku został skierowany do lotnictwa i rozpoczął naukę w Wojskowej Akademii Lotnictwa im. Żukowskiego, którą ukończył w maju 1936 roku. Po jej ukończeniu został szefem oddziału operacyjnego sztabu 5 Brygady Ciężkiego Lotnictwa Bombowego, a marcu 1937 szefem oddziału I (operacyjnego) sztabu lotnictwa Białoruskiego Okręgu Wojskowego. W czerwcu 1938 roku został szefem tyłów Sił Powietrznych ZSRR, a w lutym 1940 roku szefem sztabu sił powietrznych Zachodniego Okręgu Wojskowego.
Po ataku Niemiec na ZSRR został szefem sztabu lotnictwa Frontu Zachodniego, a w lutym 1942 roku dowódcą lotnictwa tego frontu. W maju 1942 roku został szefem sztabu Sił Powietrznych Armii Czerwonej, a czerwcu 1942 roku dowódcą 1 Armii Lotniczej wchodzącej w skład Frontu Zachodniego.
W maju 1943 roku został szefem sztabu i zastępcą dowódcy Sił Powietrznych Armii Czerwonej i funkcje te pełnił do zakończenia wojny w Europie. W 1945 roku uczestniczył w konferencji jałtańskiej jako konsultant w kwestiach związanych z lotnictwem.
W czerwcu 1945 roku w związku planowanym atakiem na wojska japońskie został dowódcą 12 Armii Lotniczej, którą dowodził w czasie operacji kwantuńskiej w ramach działań Frontu Zabajkalskiego.