Служил штурманов экипажа самолета СБ 57 бомбардировочного авиаполка, базировавшегося на аэродроме Чернышовка в Приморье. 

С 06 июля 1941г. полк начал перелет на аэродром Сасово (Рязанская обл.). В конце июля в Сасово полк был переформирован в два полка. 1-я и 2-я авиаэскадрильи составили 57 «А» скоростной бомбардировочный авиаполк (командир полка майор Суржин Иван Семенович, помощник командира полка- старший лейтенант Кожевников Василий Дмитриевич).

22 августа полк вошел в составе 10 смешанной авиадивизии. На вооружении имел 15 самолетов СБ.

29 сентября 1941г. полк был переименован в 450 скоростной бомбардировочный авиаполк. 

В составе полка Николай Евстафьевич совершил 21 вылет на бомбардировку войск противника, 3 из них- ночные. Был представлен к ордену Красного Знамени, награжден не был.

В мае 1942г. полк расформирован, командование и летный состав были переданы в состав формировавшегося 4 дальнего разведывательного авиационного полка (командир полка майор Берман Семен Давидович, военком- батальонный комиссар Артемьев Борис Павлович).

На вооружении полк имел самолеты Пе-2, Пе-3, с лета 1942г.-  американские самолеты «Аэрокобра».

17 июля 1942г. летчик Шурыгин Иван Иванович и штурман Ковальчук в сложных метеоусловиях, ведя полет на малой высоте, подвергаясь обстрелам зенитной артиллерии, обнаружил у станции Сычевка 55 танков и несколько воинских эшелонов.

29 октября 1942г. в районе Жиздры экипаж пикированием ушел от истребителей противника, скрылся в облачности и продолжил выполнять задачу.

Николай Евстафьевич совершил несколько боевых вылетов в составе оперативной группы полка, которая действовала с оперативного аэродрома Добринка (Тамбовская обл.) в интересах Воронежского, Юго-Западного и Степного фронтов. В 1942г. группой руководил старший лейтенант Гаврилов Дмитрий Дмитриевич.

Экипаж самолета Пе-2: летчик Озерков Ефим Павлович, штурман Ковальчук Николай Евстафьевич, стрелок-радист Лукьянчук Трофим Якимович. Самолет к вылетам готовили: техник авиационный Жирнов Сергей Иванович, механик авиационный Исаев Василий Петрович, моторист авиационный Седов Николай Яковлевич.

16 января 1943г. экипаж Шурыгин- Ковальчук выпустил реактивные снаряды по приближавшимся истребителям. Выполнил задание по разведке аэродромов Сеща и Брянск, станции Брянск и вернулся на свой аэродром.

В январе 1943г. командование полком принял подполковник Артемьев.

К средине января 1943г. штурман звена 1 авиаэскадрильи старший лейтенант Ковальчук совершил 20 боевых вылетов на разведку, 15 из них- успешные. Был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 21 февраля 1943г. награжден орденом Красной Звезды.

Награжден медалью «За оборону Сталинграда».

17 июня 1943г. полк был преобразован в 98 отдельный гвардейский разведывательный авиаполк. 

Командир 1 авиаэскадрильи полка гвардии майор Плитка Григорий Саввич.

02 августа 1943г. экипаж самолета Пе-2 №3: командир звена гвардии старший лейтенант Шурыгин Иван Иванович, летнаб старший гвардии старший лейтенант Ковальчук Николай Евстафьевич, воздушный стрелок-радист гвардии старший сержант Абакумов Иван Архипович, вылетев с аэродрома Курск, выполнил разведку передвижения войск противника в районе Севск- Новгород Северский.

03 августа в 06-30 на самолете Пе-3 №38 экипаж: Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку (частично, причина не указана) железнодорожных станций и аэродромов в районе Новгород Северский- Новозыбков- Гомель- Бахмач- Конотоп- Ворожба.

В 15-55 на самолете Пе-3 №31 экипаж  Шурыгин, Ковальчук вылетел в район Хутор Михайловский- Унеча- Новозыбков. В районе Хутор Михайловский был встречен парой истребителей ФВ-190, пикированием ушел на свою территорию. Из-за плохого качества кислорода в дыхательной системе Иван Иванович чувствовал недомогание.

04 августа в 07-10 экипаж вновь вылетел в район Хутор Михайловский- Унеча. Через 2ч 10мин вернулся на свой аэродром из-за отсутствия кислорода в дыхательной системе летчика.

В 13-30 экипаж вылетел в район Хутор Михайловский- Унеча- Новозыбков- Гомель- Новгород Северский. Выполнив задание, через 2ч 40мин вернулся на свой аэродром.

05 августа экипаж вылетел в район Новгород Северский- Гомель. Вернулся через 1ч 05мин из-за плохих метеоусловий на маршруте.

06 августа экипаж самолета Пе-2 №14 Шурыгин, Ковальчук, Абакумов вылетел в район Сумы- Ромны- Гадяч- Ахтырка. Из-за ливневого дождя вернулся из района Суджы.

07 августа в 06-05 экипаж Шурыгин, Ковальчук, Абакумов вылетел в район Трубчевск- Почеп- Брянск. Из-за отказа материальной части вернулся из района Хутор Михайловский через полтора часа полета.

После устранения неисправности, экипаж в 14-25 вылетел с аэродрома Курск и выполнил фотографирование рубежа обороны противника на р.Десна в районе д.Острая Лука (Брянская обл.).

17 августа 1943г. в 05-35 экипаж: летчик младший лейтенант Деменев Александр Ефимович, летнаб Ковальчук, стрелок-радист гвардии старший сержант Жириков Федор Прокопьевич, вылетел на разведку погоды. Ввернулся через час полета из-за ухудшившихся метеоусловий.

В 08-40 вылетев в район Севска, так же вернулся из-за плохой погоды на маршруте.

19 августа экипаж: летчик лейтенант Перфильев Николай Егорович, летнаб Ковальчук, стрелок-радист сержант Патрикеев Федор Иванович, на самолете №46 произвел радиальную съемку по маршруту Севск- Середина-Буда- Писаревка- Новгород-Северский- Дегтяровка- Ямполь- Марчихина Буда.

22 августа экипаж Перфильев- Ковальчук- Патрикеев на самолете №10 выполнил аэрофотосъемку авиационных площадок и аэроузлов противника по маршруту Хутор-Михайловский- Погар- Роговка- Новгород-Северский. 

23 августа экипаж Перфильев- Ковальчук- Патрикеев на самолете №38 выполнил аэрофотосъемку южного берега р.Сейм от Путивля до Глушково.

25 августа экипаж Перфильев- Ковальчук- Патрикеев на самолете №21 установил нахождение посадочных площадок и движение по железной дороге на маршруте Рыльск- Глухов- Эсмань- Кролевец- Ворожба.

26 августа экипаж Перфильев- Ковальчук- Патрикеев установил движение по грунтовым и железным дорогам на маршруте Виры- Ромны- Сумы- Белополье- Гадяч. В районе Сумы был атакован парой истребителей противника.

29 августа экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку района Хутор Михайловский- Унеча- Конотоп- Ворожба.

30 августа экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку района Ворожба- Конотоп- Кролевец.

31 августа экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку района Ромны- Прилуки- Киев- Конотоп.

01 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку района Ворожба- Конотоп - Киев- Прилуки- Ромны.

02 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведывательный полет в районе Прилуки- Яготин- Белая Церковь- Киев.

03 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук, вылетев в 08-10 в район Нежин- Киев, вернулся через 1ч 50мин из-за плохих метеоусловий на маршруте. 

Вторым вылетом с 13-40 за 2ч 45мин выполнил разведку аэродромов и железнодорожных узлов а районе Нежин- Киев- Яготин.

04 сентября 1943г. экипаж: летчик гвардии капитан Кожинов Степан Иванович, летнаб Ковальчук, стрелок-радист Жириков, выполнил разведку района Конотоп- Путивль.

05 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил маршрутную съемку участка р.Десна.

06 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук за 3ч 00мин выполнил разведку аэродромов и железнодорожных узлов а районе Макошино- Гомель- Чернигов- Нежин- Бахмач.

07 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук за 3ч 00мин выполнил ту же задачу а районе Бахмач- Гомель- Чернигов. 

08 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук за 2ч 55мин выполнил ту же задачу а районе Макошино- Щорс- Гомель- Чернигов. 

09 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук за 3ч 05мин выполнил ту же задачу а районе Нежин- Киев- Яготин- Новая Басань- Ичня.

10 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук, вылетев с аэродрома Кагановка, произвел разведку погоды в районе Ромны- Ромодан- Прилуки.

12 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук вернулся из района Новозыбков из-за плохих метеоусловий.

К 13 сентября 1943г. гвардии старший лейтенант Ковальчук совершил 63 успешных боевых вылета на разведку. Был представлен к ордену Красного Знамени. Приказ о награждении от 06 ноября 1943г.

14 сентября экипаж самолете Пн-2 Шурыгин, Ковальчук, Абакумов выполнил разведку в районе Ромны- Лохвица.

15 сентября экипаж Шурыгин, Ковальчук выполнил разведку погоды в районе Щорс- Гомель- Чернигов.

07 октября экипаж самолета Пе-2 №36: летчик гвардии младший лейтенант Николаенко Владимир Миронович, летнаб Ковальчук, гвардии старший сержант Рассказов Алексей Яковлевич, взлетев с аэродрома Конотоп, выполнял разведку аэродромов и железнодорожных станций в районе Кировоград- Знаменка. Из-за расхода фотопленки на маршруте к Кировограду, экипаж выполнил задание частично. 

08 октября экипаж самолета Пе-3 №34 Николаенко- Ковальчук выполнил разведку аэродромов противника в районе Кировоград- Знаменка.

11 октября экипаж Николаенко- Ковальчук выполнил фотографирование западного берег р.Березина от Бобруйска до Речица.

11 октября экипаж Николаенко- Ковальчук выполнил разведку района Дымер- Радомышль- Киев- Фастов.

13 октября экипаж Николаенко- Ковальчук выполнил разведку района Житомир- Бердичев- Дзержинск- Червоноармейское. Продолжительность вылета 2ч 50мин.

15 октября экипаж Николаенко- Ковальчук выполнил разведку погоды в районе Кировоград- Знаменка- Днепропетровск.

21 октября экипаж Николаенко- Ковальчук выполнил разведку войск противника в районе Кировоград- Знаменка- Днепропетровск.

12 декабря экипаж: гвардии младший лейтенант Лузгин Алексей Андреевич, летнаб Ковальчук- выполнил разведку погоды в районах Радомышль- Новоград-Волынский- Шепетовка- Бердичев.

Следующие вылеты экипаж Лузгин, Ковальчук выполнил: 15, 17 декабря. 

К концу 1943г. гвардии капитан Ковальчук совершил еще 30 боевых вылетов. Был представлен к ордену Красного Знамени. Приказом от 08 апреля 1944г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

В январе 1944г. экипаж Лузгин, Ковальчук выполнил боевые вылеты- 01, 06 (на маршруте попали в туман, пробивая облачность, вернулся в район Киева и выполнил посадку на аэродроме Жуляны), 13 (с аэродрома Жуляны), 14, 17, 23, 29 (на самолете Пе-2 с воздушным стрелком-радистом гвардии старшим сержантом Иванов Константин Иванович), 30 (задание выполнил частично), 31; в феврале- 01. 04, 09.

07 марта экипаж самолета Пе-3 №20 Лузгин, Ковальчук, вылетев в 11-30 с аэродрома Жуляны в район Шепетовка- Золочев- Проскуров, с задания не возвратился. Был сбит зенитным огнем в районе с.Шестаково (Черкасская обл.). Экипаж, переодевшись в гражданскую одежду, пытался перейти линию фронта.Вышел к с.Врадиеевка (Николаевская обл.), которое 28 марта было освобождено частями Красной Армии.

Пройдя спецпроверку, в конце мая 1944г. вернулся в полк.

27 августа 1944г. экипаж самолета Пе-3-Бис: летчик гвардии капитан Мирович Анатолий Иванович, летнаб гвардии капитан Ковальчук, вылетев с аэродрома Лабуне (Польша), выполнил разведку в районах Томашув-Мазовецкий- Здуньска Воля- Котовице. Экипаж сфотографировал 10 железнодорожных станций и 3 аэродрома.

02 сентября 1944г. Николай Евстафьевич был представлен к ордену Красного Знамени. Приказ о награждении от 05 октября 1944г.

05 сентября экипаж Мирович, Ковальчук выполнил площадное фотографирование района Освенцим- Надрожи- Богумин.

14 сентября- выполнил площадное фотографирование района Освенцим- Богумин.

15 сентября- выполнил площадное фотографирование района Освенцим- Пщино- Богумин.

18 сентября- выполнил площадное фотографирование района Освенцим- Дары- Блушув.

05 октября 1944г. командиром полка был назначен гвардии подполковник Звонцов Федор Федорович.

18 ноября экипаж самолета Пе-3-Бис № «звезда»: летчик гвардии старший лейтенант Аносов Григорий Павлович, летнаб Ковальчук- выполнил площадное фотографирование района Остроковице- Визовице.

21 декабря экипаж Мирович, Ковальчук выполнил разведку в районах Краков- Тарнув- Домброва. 

23 декабря- в районах Краков- Моравская Острова.

Николай Евстафьевич был назначен штурманом авиаэскадрильи.

Участвовал в разведке районов: Берлин, Прага, Дрезден, Брно и др.

За годы войны выполнил 21 боевой вылет на бомбардировку войск противника и 99 успешных вылетов на разведку.

04 мая 1945г. был представлен к ордену Отечественной войны II степени. Приказом от 29 мая 1945г. награжден орденом Красной Звезды.

Награжден медалями «За взятие Берлина», «За освобождение Праги», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

Гвардии капитан Ковальчук был уволен в запас 22 марта 1946г.