Подготовка к проведению воздушных лётных испытаний термоядерных бомб закончилась к концу сентября 1954 года. С 8 по 30 октября того же года воздушные ядерные испытания впервые проводились при полётах самолётов-носителей Ту-16 со сбрасыванием атомных бомб РДС-3, а позже и термоядерных – РДС-6. Руководство испытаниями осуществлялось с ЦКП. Вместе с Курчатовым И. В. и Завенягиным А. П. на ЦКП при этих испытаниях находились министр среднего машиностроения Малышев В. А., первый заместитель министра Ванников Б. Л., заместитель министра Зернов П. М., главком ВВС Жигарев П. Ф., научный руководитель и главный конструктор КБ-11 Харитон Ю. Б., от 71-го Полигона ВВС – Куликов С. М.
Полёты самолётов Ту-16 выполнялись парой: ведущим был носитель изделия, а дублёр имел также функции лаборатории. Командирами экипажей были Головашко Ф. П. и Шендяпин А. С., менявшиеся от полёта к полёту функциями ведущего и дублёра. Радиоактивные продукты из облака взрыва брали два самолёта: Ил-28 и Ли-2. Измерение уровней радиоактивных излучений в облаке ядерного взрыва в дальней зоне (до границы с Китаем), оценка их развития (определение контуров облака) выполнялись двумя самолётами Ту-4, оснащёнными дозиметрической аппаратурой. Для защиты органов дыхания членов экипажей в полёте использовались изолирующие противогазы. К сожалению, один из полётов окончился трагически: погиб член экипажа Ту-4 из-за неисправности противогаза.
Самолёт Ту-16 по результатам наземных и лётных испытаний на 71-м Полигоне ВВС и натурных ядерных – на Семипалатинском полигоне приняли в 1955 году на вооружение ВВС в качестве носителя ядерных бомб типа «3» и «6» с присвоением индекса Ту-16А. Самолёты Ту-16А стали основными самолётами-носителями, обеспечившими более 80 % воздушных ядерных испытаний на Семипалатинском и Новоземельском полигонах.
4.2. Испытания термоядерной бомбы РДС-27
Испытание изделия РДС-27 с такой же ожидаемой мощностью взрыва, как и РДС-6, предстояло провести при сбрасывании его с самолёта-носителя Ту-16. С учётом квадратичной зависимости уровней поражающих факторов от расстояния и ожидаемой мощности взрыва воздействие на самолёт-носитель возрастало на порядок. Заключение о безопасности полёта Ту-16 с изделием РДС-27 разработали и подписали Харитон Ю. Б., Негин Е. А., Музруков Б. Г., Чернорез В. А., Куликов С. М., а после рассмотрения и обсуждения утвердили Курчатов И. В. и Сажин Н. И.
Испытания изделия РДС-27 прошли 6 ноября 1955 года при сбрасывании с самолёта-носителя Ту-16 с высоты 12 000 м. Полёт выполнял экипаж во главе с командиром Мартыненко В. Ф. Проводились соответствующие измерения по заданной программе и наблюдения за развитием облака взрыва. Мартыненко В. Ф. отметил, что такого мощного воздействия ударной волны и теплового излучения на самолёт до сих пор не наблюдалось, обратил внимание на особенность пилотирования самолёта при ручном управлении, с отключённым автопилотом, а также на устойчивость и управляемость при воздействии ударной волны. Он сравнил воздействие серии отражённых волн с поездкой на «плохо подрессоренной телеге через разбитый железнодорожный переезд». Тщательно проверялось состояние специального оборудования и элементов конструкции самолёта. Повреждений и отказов не было зафиксировано. Результаты обработки самолётных измерений подтверждали соответствие полученной мощности ожидаемой расчётной.
Подготовка к испытаниям изделия РДС-37, а также обеспечение безопасности самолёта и экипажа, оказались ещё более сложной задачей по сравнению с испытанием изделия РДС-27. Стало известно, что при реализации идей Сахарова А. Д. при такой конструкции заряда мощность термоядерного взрыва может составлять от 1,5 Мт до 2 Мт в тротиловом эквиваленте (ТЭ). Расчёты показали, что при испытаниях этого изделия безопасность не обеспечивалась из-за чрезмерного прогрева облучаемых элементов самолёта, возможности разрушения или возгорания от теплового воздействия взрыва. Не исключалась возможность потери устойчивости полёта и снижения прочности самолёта при воздействии ударной волны.
Для решения проблемы безопасности самолётных воздушных испытаний изделия РДС-37 на Семипалатинский полигон пригласили представителей различных организаций: от ОКБ Туполева – Архангельского А. А., Надашкевича А. В.; от ЦАГИ МАП – Макаревского А. И., Дородницына А. А.; от ВИАМ МАП – Чеботаревского В. В.; от НИИ ПДС – Лобанова Н. А.; от Математического института АН СССР – Семендяева К. А.
Самолёт-носитель Ту-16 с Семипалатинского полигона перегнали на подмосковную лётно-доводочную базу ОКБ Туполева (г. Жуковский) для переоборудования. На самолёте с 25 октября по 16 ноября 1955 года было осуществлено примерно тридцать доработок, к важнейшим из которых относились: смывка с нижних поверхностей лака и опознавательных знаков и замена их светозащитным термостойким покрытием с высокой отражающей способностью; защита передней кабины, блистерных и кормовых кабин шторками от светового излучения взрыва; замена тонкостенных обшивок органов управления более утолщёнными, со светозащитным покрытием; меры по защите стёкол бортовых аэронавигационных огней, фар, плафонов; замена створок бомболюка и передней стойки шасси и усиление их герметизации. Изделие РДС-37 решили оснастить тормозным парашютом площадью 6 кв. м.
Массогабаритные характеристики изделия РДС-37 соответствовали изделию РДС-27 (РДС-6). Окончательный расчёт баллистических характеристик изделия с парашютной системой по материалам экспериментальной отработки, а также оценка ожидаемых воздействий на носитель по поручению Курчатова И. В. выполнила группа в составе Дородницына А. А., Зельдовича Я. Б., Семендяева К. А., Бурдина Р. О. и Дударева А. Г.
Для окончательной проверки всех расчётных данных, а также работы парашютной системы и автоматики изделия на траектории падения тренировки и проверки взаимодействия со службами полигона были запланированы и проведены два сброса с самолётов-носителей Ту-16 изделий в комплектации, соответствующей РДС-37, с зарядом без ДМ. Для контроля работы автоматики на траектории падения изделия комплектовались аппаратурой телеметрии. Первый контрольный полёт был выполнен 17 ноября экипажем Мартыненко В. Ф., а второй – 19 ноября экипажем Головашко Ф. П. Подготовительные работы к этому эксперименту заняли два месяца. Лётные испытания РДС-37 назначили на 20 ноября.
Запланированное на 20 ноября 1955 года испытание более мощного термоядерного заряда РДС-37 мощностью 1,6 Мт не состоялось из-за отказа радиолокационного прицела самолёта-носителя Ту-16 (в условиях плотной облачности визуальное прицеливание оказалось невозможным). Участник первых испытаний на Семипалатинском полигоне Т. Тимошенко назвал другую причину: «…сигнал не проходил на систему сброса бомбы. Специалисты сняли блок, заменили его другим, опробовали – всё нормально… Неисправность стала поводом для серьёзного разбирательства. На ленинградском заводе, где производили этот блок, пострадало человек сорок. Кого-то арестовали, кого-то уволили, кого-то судили».
Изделие на подвеску к самолёту доставили в 6 ч 45 мин. После подвески провели контроль стыковки с изделием, состояния аккумуляторных батарей, ввели уставки в автоматику. Взлёт произвёл в 9 ч 30 мин с аэродрома Жана-Семей экипаж в составе: командир экипажа – майор Головашко Ф. П., помощник командира – капитан Роменский И. М., штурман корабля – майор Кириленко А. Н., штурман-оператор – капитан Лазарев В. И., стрелок-радист – лейтенант Ожерельев Б. И., командир огневых установок – старшина Суслов Н. П. Полёт самолёта-дублёра в паре с самолётом-носителем не предусматривался из-за отсутствия второго дооборудованного защитными средствами самолёта Ту-16. Руководил испытаниями Курчатов И. В.
Самолёт набрал заданную высоту 12 000 м, но к моменту выполнения холостого захода на цель погода испортилась, и полигон накрыла облачность. По запросу экипажа самолёту-носителю разрешили холостой заход на цель с использованием радиолокационного прицела. При выполнении холостого захода радиолокационный прицел отказал. Впервые в практике ядерных испытаний встал вопрос о вынужденной посадке самолёта с термоядерной экспериментальной бомбой громадной мощности взрыва.
Требовалось незамедлительно принимать решение. К этому времени срочно вызванные на командный пункт идеологи создания изделия Сахаров А. Д. и Зельдович Я. Б. выдали заключение, что при аварийной посадке самолёта-носителя Ту-16 с термоядерной бомбой нет оснований ожидать больших неприятностей. Курчатов принял решение о посадке самолёта-носителя с термоядерной бомбой. Посадка была произведена на аэродром Жана-Семей в 12 ч 00 мин. Общая продолжительность полёта составила 2 ч 30 мин.
В условиях песчаной бури с первого захода самолёт на полосу не попал. Топлива оставалось на пятнадцать минут. Командир во втором заходе сажал самолёт вслепую, по командам штурмана самолёта, визуально наблюдавшего полосу. При посадке выпустили тормозной парашют, но всё равно самолёт выкатился за полосу. После снятия изделия самолёт осмотрели, оборудование проверили.
Штурман, майор Кириленко А. Н.: «…С первого захода на полосу не попали, ушли на второй круг. Командир говорит экипажу, что загорелась лампочка “15 мин” (осталось топлива на 15 мин полёта. – Ред.), смотрите все за полосой. После повторных заходов на полосу по направлению вышли правильно, я, видя полосу, командовал командиру: снижайся, сажай, добирай, но командир полосу не видел и вслепую команды выполнял с замедлением. Командир и правый лётчик вложили всё своё умение в технику пилотирования, чтобы посадить самолёт. При посадке выпустили тормозной парашют, но всё равно выкатились за полосу. Так закончилась посадка с водородной бомбой. Большая физическая, моральная и нервная нагрузка в этом полёте сказались в последующем на здоровье нашего командира…»
Повторный вылет запланировали на 22 ноября 1955 года. Изделие РДС-37 для подвески на самолёт-носитель доставили на стоянку самолёта в 4 ч 50 мин. Взлёт самолёта-носителя Ту-16 произошёл в 8 ч 34 мин. Самолёт-носитель в полёте посменно охраняла пара истребителей МиГ-17. Изделие РДС-37 предусматривалось сбрасывать с высоты 12 000 м с холостыми заходами на цель. Во время полёта погода стала ухудшаться, цель з