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1964年10月16日15时，随着一团巨大的蘑菇云在中国大西北腾空而起，中国第一颗地爆原子弹爆炸成功了，当时罗布泊沸腾了，全国沸腾了，人们抑制不住兴奋的心情，纷纷走上街头欢呼雀跃。
我国第一颗原子弹试验爆炸成功，震惊了全世界。不过，这次试验是采用“地爆”方试进行的，为了增加试验手段，提高试验水平，确保试验安全，使用飞机投掷核武器，以“空爆”方式进行试验是十分必要的。也就是进行核爆炸试验成功后的几个月，一些外国报纸刊登文章嘲笑中国原子弹是“有弹无枪”，就是说中国只有原子弹，没有原子弹的运载工具。然而他们哪里知道，中国的空爆计划在周恩来总理、聂荣臻元帅的亲切关怀下，正在秘密地有条不紊地进行着。
早在1955年1月15日，毛泽东主席就在北京中南海亲自主持召开了一次非同寻常的中央书记处扩大会议，在这次会议上，周恩来总理指示空军：“一旦原子弹的试制取得了结果，后面的戏自然要由你们来唱主角，你们要有充分的思想准备，并能随时拿出原子弹空爆试验的具体计划来。”
按照周恩来总理的指示，国防部立即着手作空投原子弹的准备工作，并这一光荣而又艰巨的任务交给了空军。时任空军司令员的刘亚楼（于空投前3天不幸去世）受领任务后，代表空军党委提出了“必须以最大的干劲、最高的标准、最严的要求完成试验任务”的口号。1965年春节刚过，距第一次核试验不到4个月，空军首长亲自来到航空兵某团驻地，正式传达了党中央和中央军委的命令，把首次空投原子弹的任务交给了该团，并就选择哪种机型进行认真的讨论。
大家认为，选择图16型飞机进行空投是最合适不过的了：
一是从机型的性能上说，这种机型是前苏联图波列夫设计局设计的高亚音速双发中程轰炸机，该机是根据能对西欧北大西洋公约组织成员国的重要军事目标进行战略轰炸的要求而设计的。性能大致和美国的B-47、英国的“勇士”、“胜利者”和“火神”轰炸机相当。另外，图16装有雷达照相机，可以观察和拍摄轰炸雷达瞄准具荧光屏上的图像，还有几种照相机分别用于昼间照相及检查投弹结果、昼间拍摄低空投弹结果和夜间照相。
二是从技术人才上说，1959年1月，我国为培养空军人才，派出60多名中国空军官兵来到原苏联学习飞行技术，他们学习的机型就是图-16轰炸机的操作和驾驶。
针对大家提出的方案，空军领导班子经过全面慎重的考虑，研究决定选用此型飞机担负空投任务。机型确定后，空军某部将这一机型按空投要求进行了全面的改进，以达到空投原子弹的标准，并将这一飞机编号为50671。这样图-16幸运地担负起了充当“原子枪”的历史使命——空投我国第一颗原子弹。
飞机选定以后，谁来担负驾驶完成这次具有历史意义的空投任务，这又是当时的让空军首长最关心的问题。这次“选飞”空军决定从我国1959年1月派往苏联学习的60多名空军官兵中挑选最优秀的飞行员。经过部队的层层推选和民主选举，航空兵独立某团副团长、第1飞行员李源一和第1领航员于福海、第2飞行员刘景新、第2领航员张公祥、通信员孙兴官、射击员韩惠安6名同志成为这次空投任务的主角，他们将驾驶图-16型轰炸机进行的空投原子弹的实验。
正式机组人员李源一当时36岁，于福海33岁，满怀信心地向空军首长表示“我们有决心克服一切困难，有信心为祖国投好第一颗空爆原子弹！”
在很长的时间里，他们两人一直在一个机组，互相都知道对方的经历，一个（李源一）是在抗美援期期间轰炸大和岛的二等功臣，另一个（于福海）是全团投弹的技术尖子，他们确信自己能完成这一光荣而艰苦的任务。
周总理的嘱托
从1963年2月18日，机组人员进驻鼎新机场，进行执行任务前的飞行轰炸训练。训练时少则几十天，多则几个月不能回家，几乎和家属失去了联系，他们的家人和妻子只知道去执行任务了，至于到底去干什么，谁也不知道。大家长期的飞行生活，使家人和妻子养成了不问去向的习惯。每次大家出征前，他们都是默默地为其打点行装，暗暗祈祷平安归来。
训练期间，飞行的训练任务非常紧张的，开始时是空投前的训练，主要是熟悉地形地物，熟悉机场，熟悉靶场，掌握各种复杂的技术要领。后来转入挂弹模拟训练更加紧张、艰苦，训练弹是严格按实弹要求制作的，其外形尺寸和重量都与实弹相吻合。每次核试验是用光学瞄准投弹，他们既没有什么经验可以借鉴，又没有任何资料可供查阅，而投弹精度的要求却提高了1倍。平时投普通航空炸弹，投在距靶心200米以内就可以打5分评优秀，可是投原子弹，这个标准就不行了。试验场区的靶标周围，每隔一定距离都修建和放置了诸如房屋、桥梁、火车、兵器和动物等各种各样的效应物，以检验冲击波、光辐射、放射性沾染的杀伤力、破坏力，因而要把几吨重的原子弹从一万米的高空投下来，并准确无误地投到直径只有100米大的靶标里，难度是相当大的。这项工作必须做到万无一失，否则后果是不堪设想的。为了这个万无一失，大家不得不进行几十次，上百次的训练。将近3年，大家和战友及首长们吃在机场，住在机场，那时大家心里想的是原子弹，嘴里说的是原子弹，连梦里都在投原子弹，原子弹把大家的心系在了一起。
就在大家训练期间，周恩来总理等党和国家领导人时刻关注着他们的训练，周恩来总理在日理万机的工作中数次听取关于空爆训练的汇报，他曾语重心长地告诫参加实验工作的首长：“核试验关系重大，绝不能有一丝一毫的马虎，略有失误都会增加人民的负担。”“要达到‘一次试验，全面收效’。的效果”。
在周恩来总理的亲切关怀下，在各路人马的共同努力下，我国空爆原子弹的训练在有条不紊中进行。
教训与经验
机组全体同志齐心协力，天上飞，地上练，白天投弹，夜晚总结，摸索提高投弹精度的规律。于福海计算、积累光学瞄准的各种数据，更是废寝忘食。眼看机组的同志一个个瘦了下来，但是轰炸训练成绩显示图表上，却是一条不断上升的曲线。在第一个月训练结束的最后一次飞行，他们投了3颗训练弹，其中最后一颗落在距靶心35米的地方。大家对指挥部制定的“先连续3次把第一颗弹都投在300米以内，进而保证投入200米圈中、最后突击100米大关”的训练目标，充满了信心。 天有不测风云。大戈壁上的季风一反惯例，提前来临，西部高空终日涌动着恶劣的气流，这都给操纵飞机带来了很大的不便，对领航员于福海造成的困难就更是难以想象了。从万米高空看去，靶标小如硬币，飞机一遇上恶劣的气流，靶标在瞄准镜中就忽上忽下，忽左忽右，忽而闪现在眼前，忽而又逃得无影无踪。于福海俯身瞄准，眼睛不知被瞄准镜撞了多少回，简直没有办法把准镜中的十字标线稳稳地压在靶标上，哪怕只压上20秒、半分钟。差之毫厘，失之千里，几个飞行日下来，轰炸训练成绩显示图表上的曲线折而向下，又回到了开始起步的位置。
一次轰炸训练，正好遇上剧烈的高空气流，而投出的两颗弹偏偏又构造不好，结果落在离靶心2000多米的地方，另一颗干脆找不到在何处。接着，在投掷250公斤航弹的训练中，于福海心情紧张地按下投弹按钮，炸弹晃晃悠悠地投了出去，一报弹着点，偏离靶心690米，差点炸到了靶标外铁道兵修建的一座用于观察核弹攻击效果用的桥梁。
问题在哪里呢？许多同志多日来积聚的焦躁情绪爆发了。
“于福海怎么搞的，大家给他提了那么多的好建议，可他连一点点进步也没有。”
“于福海技术上有问题吧？或者他头脑里有侥幸碰上好天的思想？”
“该增加预备机组的训练强度了。”
“不行就干脆把正式机组撤下来，用预备机组顶上去！”
于福海心情十分沉重，但又非常委屈。他想，有些同志出了不少主意，可那并不是他们的亲身体会，缺少理论和实践的根据，怎么能接受7轰炸训练成绩下降，确确实实是因为高空气流难以对付，预备机组上来可能还不如我。但是象现在这样，怎么能完成任务？如果正式投弹也遇上了恶劣气流，把弹投偏了，那造成的损失就大了，自己这一辈子也就窝囊了……
一时间，大家心绪不定，思想动荡，出现了一些混乱。
然而首长们及时觉察到了这一情况。
该团的副政委于复祥是个老功臣，在战争年代就荣获过“模范政治工作者”的称号，他发现问题后立刻找到李源一交换意见，两人很快统一了思想，坚定地表示不撤换正式机组，排除了内外部的压力，马上把军心稳定了下来。
当时的兰州军区空军袁学凯副司令员还把他们召集起来集体谈心。他指出：“虽然有的弹投偏了，甚至投飞了，但是我们应该看到每次投出的第一颗弹，都比前一个飞行日投得靠靶心近，这就是进步，哪怕一次比一次近两米，也要肯定我们训练是有成绩的。”他还说：“不能把问题都集中到于福海一个人肩上。飞行员有没有问题？高度、速度、飞机的空中姿态，都保持很好了？我就发现进入轰炸航路后，标图板上的标线不稳定。机务上呢，自动驾驶仪轻度偏航的毛病解决得怎么样了，瞄准具上陀螺仪摆动的情况还有没有7其他各种工作都要从自己这方面细致地发现问题，彻底地解决问题。这就是集体的力量，我们就是要发挥集体主义精神来克服眼前的困难。”
兰州军区空军刘镇副政委亲自找于福海促膝交谈。他肯定了于福海技术上的长处和在训练中作出的巨大努力，帮助树立自信心，同时也指出于福海考虑个人得失，给自己背上了沉重的思想包袱。当时刘镇笑着批评说：“要考虑的是党和国家的大事，考虑怎样战胜困难，不能只想自己如何如何，真的投不好，也不能把你杀了：就是杀了你，也不解决什么问题！”
那段时间飞机正要做定期检查工作，空勤机组集中了几天，学习毛泽东同志的《矛盾论》、《实践论》等哲学著作，冷静地总结经验教训。于福海读了徐寅生《关于如何打乒乓球》的文章很受启发，很快去掉了思想包袱，增强了“闯”的信心，运用辩证法来分析投弹中遇到的种种问题。李源一根据预备机组的经验，同刘景新一块，对左右座飞行员进入轰炸航路后的驾驶动作进行了科学的分工，一个集中精力保持高度，一个集中精力保持速度，控制飞机的颠簸和摆动，保证于福海瞄准时不受干扰。就这样，大家集思广益，提出了一整套提高投弹精度的切实可行的方法，机组内部也更加团结了，以崭新的面貌和姿态投入到训练之中，大家你帮我，我帮你，在地面轰炸台上反复演练，在空中投掷训练弹时反复实践，然后坐下来作一番认真的思考，经验日益丰富，技术日益成熟，轰炸训练成绩显著提高。
正式投弹的日子越来越临近了。一天，直接指挥这次核试验的张爱萍副总参谋长从指挥部来到机组，他传达了周恩来总理和军委首长对机组的指示和亲切问候。临别时他轻松地告诉大家：“精神一定不要紧张。能投到100米以内最好，投到200米以内也行，就是投到靶标外面也没什么大不了的，不过在效应方面取得的数据要少一点罢了。投到哪里算哪里，重要的是我们从中获得经验，为今后的核试验打下基础。”说来也怪，从那以后机组轰炸成绩持续地、迅速地提高，超过了以往的最好水平。训练归来，李源一常常都要感叹一番，张副总长‘投到哪里算哪里’的话，有辩证法，有用兵之道！
到了4月下句，机组信心百倍地向指挥部报告：“保证投在200米以内，力争投到100米以内。”4月28日，指挥部决定对核试验的各项准备工作做一次总的检查和考核，除了投实弹以外、一切都是按实战进行综合演习。当时机组驾机起飞，投掷了一颗冷爆弹（即外形、重量与原子弹完全一样，可装的是普通炸药的模拟弹）。根据雷达测定，冷爆弹的空中爆炸点距靶心96米，达到了训练计划中所规定的目标。
通过反复训练和多次的失败，参加空投的6名机组人员经过近两年的磨合，与图-16飞机、机组人员、原子弹3者已经完全融为一体，具备了实投的一切条件。
进入5月，天气时好时坏，正式试验的日期一推再推。5月13日傍晚，指挥部终于下达了14日正式投弹的命令。
机翼下的蘑菇云
这一天终于来到了。
为了这一天，地勤的同志们也非常辛苦，为准备原子弹的空爆试验日夜奔忙，遇到问题，他们想尽一切办法加以解决。比如前面提到的自动驾驶仪的误差，那是苏制图-16型轰炸机原有的设备问题，进入轰炸航路后，飞行员打开自动驾驶仪，把飞机就交给了第1领航员，这时飞上一两分钟，飞机就出现3度左右的偏航，一般的投弹还可以应付，投原子弹就远远不能适应了。那时他们只有2架图16型轰炸机，更谈不上有什么更好的设备可以替换。地勤同志不为困难所阻挡，因陋就简，反复试验，最后用一截降落伞上的橡皮筋来克服自动驾驶仪扭转力。别看这种东西土里土气的不正规，但在当时那种艰苦的条件下却是解决了大问题。 再如，对这次原子弹空爆试验，设计、制造单位提出了很高的要求。防碰撞，防震动，防潮湿，防酸，防碱，有这么几防就已经够娇贵的了，还要求保持恒温——温度20摄氏度上下不超过5度，冷了不行，热了也不行。他们为此费了不少心血。装飞机，为了求得最佳平衡位置，常常头天晚上几个人一宿不睡，一架架地画装机位置图，根据工厂提供的几十箱部件的有关数据，一箱一箱地事先安排位置，算好重量。保温问题，更是费事。有次，春寒未尽，起运地的天气还挺冷，部队都穿着棉衣，夜晚的寒风还割耳朵，伊尔-12飞机机舱不密封，他们事先在飞机内壁贴了一层玻璃纤维，垫上泡沫塑料，再粘贴一层刷了隔热漆的漆布，制成保温衬壁。在正式空爆的前一天晚上整整一夜，机场上人来人往，地勤人员异常忙碌。晚上给飞机加温，每架飞机用两台加温炉，安放在距飞机两三米的地方，将空气加热后送入机舱。部件到达机场后，从汽车上卸下就往飞机上装，那时机舱里的温度也正好达到了要求。机务人员一直在现场照应着装舱，监测着温度。图-16型飞机弹舱加温更是费事，除了贴装保温衬壁，使用加温炉以外，还特制了一个加温帐，把弹舱整个围罩了起来。在飞行前4小时，机务人员就进场加温，在加温帐内，接受已安装好的原子弹，组织挂弹以及挂弹后的测试。
这天晚上，机组人员躺在床上辗转反侧，把投弹程序和要领默记了一遍又一遍，预想了很多可能出现的意外情况，焦急地等待着起床。
终于，机组驾驶图-16型飞机带弹起飞了。每个人的心情虽然都异常地激动、兴奋，而且紧张。他们都知道，弹舱里挂着的已不是经常投掷的那种水泥训练炸弹，也不是装着梯恩梯炸药的普通航空炸弹，那是一枚球型、乳白色的真正的原子弹。他们也都明白，那些科学家，还有首长们和战友们，为什么在大家坐进座舱以后，在飞机滑向起飞线之际，直至飞机已经在空中收起起落架的时候，一直高高地扬起他们的右手，久久不愿放下。因为，他们能不能在1个多小时的航程中毫无差错地飞临试验场区，能不能在气象条件不好的情况下将原子弹从万米高空准确地投到靶标上空，能不能在火光四射、蘑菇云腾起的即刻间安全地脱离危险空域，谁都不曾有过经验，谁也没有完全把握。此时此刻，党中央、中央军委的关注和期待，数以万计的科研人员和工人们的心血汗水，全国人民为之振奋的、耗资巨大的整个核试验，都已凝聚在他们机组6个人的一举一动上，他们感到责任太重大了。
飞机起飞十几分钟后，大家心情逐渐平静下来，似乎开始把一切都忘记，只是集中全力地操纵着飞机在茫茫云海中穿行。
航程已过大半，一直在机身两侧翻滚不息的云浪渐渐淡薄，透过机舱向下望，往日熟悉的婉蜓的弯弯河流和碧绿的点点湖泊又依稀可见。当飞机飞近试验场区，天气已完全转好，蔚蓝色的晴空，只缀着几朵浅浅的白色云朵，大家一阵振奋。没过多久，大家就发现了记标，那是个方形的白框，里面套着一个直径200米的白圈，圈中画着白色的“十”字。所有条件都十分有利，大家的心情非常坦然。
为了确有把握地投好这颗原子弹，做到万无一失，事先研究确定了投弹程序，飞机要进入记标三次。
第一次进入主要是搜索识别把标，进行概略瞄准。李源一打开自动驾驶仪，把飞机交给于福海，并说：“我和大刘（刘景新）一定把高度速度保持好，你放心大胆地瞄！”于福海发现靶标，立即接过飞机操纵，进行瞄准，迅速求出了投弹诸元。报告瞄准情况：“航向270度，偏流负2度，中间风修正80米，按照规定的高度、速度和原子弹的标准落下时间，计算结果，用34.8度的投弹角，没有发现靶标有偏离的趋势。”
听完于福海的报告，机组人员立即互相通报各自情况。
李源一：“速度好，偏流对，飞机平稳。”
刘景新：“航向和高度都很准确。”
张公祥告诉大家：“于福海求出的投弹角数据和我计算的完全一样。”同时报告：“原子弹温度正常，设备良好。”
在最后一次进入时，通信员孙兴富发出了“进入靶场上空投弹”的请示，地面指挥员成钧副司令员立即予以批准。关键的时刻到来了。
于福海利用飞机转弯进入靶标的机会，将一直俯在瞄准具上的上身直了起来，靠在座椅背上，什么也不想，闭上眼睛镇静了一会。
到了轰炸进入点，李源一把飞机交给于福海，并说“沉着一点，瞄准时间长一点。”于福海接过飞机操纵，把瞄准具里的十字标线稳隐地压在靶标中心，并开始做投弹动作，每做一个动作就要口述一遍，机组成员按事先分工对每个动作进行检查落实。
爆炸时间定为10点整。
爆炸前7分钟，于福海报告：“打开投弹总开关。” “打开投弹总开关。”射击员韩惠安复诵着，同时在程序表上划去了这一项。
爆炸前3分钟，于福海报告：“接通原子弹上电源。”
爆前1分20秒，于福诲报告：“打开自动投弹器。”“打开自动投弹器！”第2领航员张公祥激动起来。
“打开弹舱！”“打开弹舱！”
9时59分10秒，于福海操纵瞄准具使得观测角和投弹角准确重合，电路接通。原子弹脱钩而出，飞机减轻了重量，突然向上窜了一下。
于福海向外一看，乳白色的原子弹在阳光下亮闪闪地直向靶标落去，他又在瞄准具中观察了10秒钟，十字标线仍然死死压着靶标，丝毫没有偏移。李源一忙问：“怎么样？”于福海很有把握地报告：“没问题，肯定能投进去！”
“立即关上遮光罩！”李源一高兴地命令着，并加大油门，增速到950千米/小时，争取远离原子弹爆炸中心，获得最大安全系数。
他们刚把座舱玻璃上的遮光罩拉闭，一阵耀眼强光就袭来，约持续四五秒钟，光焰刚过，于福海实在忍不住，摇开遮光罩飞快地向靶标看了一眼、靶标上空出现了一个巨大的火球，仿佛是太阳落在了大家的脚下。隔了片刻，机组的其他同志也难抑惊喜之情，都往下望去。靶标已不见了，机翼下是一片汹涌壮阔的火海，乌黑的浓烟从火海中不断翻滚而出，越聚越多，飞速升腾着。飞机飞离原子弹爆炸中心大约19千米，冲击波赶来，飞机强烈地抖动着，这样持续了六七秒钟，好象它在欢送大家胜利返航。 正如后来的影片中解说词讲的那样，这是一次非常准确、非常成功的投弹。据地面雷达测定，原子弹爆炸时，距靶心只有40米！
当时坐镇指挥的成钧副司令员兴奋地对机组人员说：“周恩来总理刚刚和指挥部通过话，总理让立刻转告你们。总理说：‘你们工作很好，祝你们安全返航，回去很好总结经验。’”
“明白！明白！”听到周恩来总理这么及时地鼓励和赞扬，大家一时无法表达出内心的激动。
返航了，飞机从试验场区侧面掠过。眼前，那核爆炸特有的蘑菇烟云已经形成，宛若一条黑褐色的巨龙直冲九霄。大家一言不发，都静静地凝望着这壮观的奇景，直至把蘑烟云远远地留在了后面。
蘑菇云留在了后面，大家的眼前又是浓云密布。似乎老天爷只给了他们投弹那样一个机会，一转眼又重新为难起他们。返航途中，地面通报：“机场天气变坏，侧风增大，能见度不好。”他们还是1959年在苏联改装图-16型时进行过复杂气象训练，回国后再也没有飞过。但大家立即明白，现在还不是庆祝胜利的时候，只有安全落地了，才算圆满完成了任务，此刻必须抑制住投弹成功后的喜悦，操纵好飞机，迎接新的考验。
进入着陆航线，机场周围猛然间狂风骤起，沙土弥漫，看不清跑道，跑道上欢迎他们归来的同志们也看不到飞机。经历了正式投弹那样的考验，大家沉着多了，机组成员之间的配合也更为默契，不慌不忙地按照远距导航台的信号下降高度，于福海则全神贯注地寻找地标。就在狂风稍有间歇的刹那，于福海发现了近距导航台前那条熟悉的小路，他看了一下各种仪表，随即报告：“高度好，速度好，方向也好！”李源一果断操纵飞机下滑、目测，安全着陆。
试验一结束，李源一、于福海俩作为正式机组的代表，与张爱萍副总长同机到达北京。5月30日上午，他们俩和参加核试验的各个单位代表们一起，受到了周恩来、邓小平、贺龙、聂荣臻等中央领导同志的亲切接见。同时，经空军党委批准，我们机组荣立集体一等功，他们俩分别荣立个人一等功，机组其他4名同志分别荣立个人二等功。
在这巨大的鼓舞下，李源一、于福海又和徐文宏、徐克江等许多战友一块团结奋斗，完成了空投带热核材料的原子弹、第一枚氢弹等一系列核试验任务，为加强我国的国防科研事业贡献了力量。
功勋飞机的归宿
空爆成功后，这架功勋飞机也因此而被永远载入了我国核事业发展的史册。
当年执行完空投任务后，图-16型飞机又作为普通飞机服役了十几年，直到20世纪80年代初，才光荣退役。按照惯例，飞机超过一定年限就要毁型，而像这架执行过特殊历史任务的飞机属于国家一级文物，因此被特别保留了下来，送往长春空军航空大学作教学设备，这在当时还是具备很强的实践教学意义的。但随着航空技术的飞速发展，这架飞机的教学意义已经变得越来越小，而其爱国主义教育意义却与日俱增。因此，中国航空博物馆早在几年前就酝酿将这架飞机收藏。但由于飞机过于庞大，运输中存在着许多困难，尤其是公路桥洞对运输的障碍难以克服，因此这一计划被一再搁置。随着新公路的贯通，运输中的障碍被一个个克服，中国航空博物馆才决定将其拆开后，运往位于昌平小汤山的本馆。
2005年8月，博物馆派出了一个专家小组着手此事。他们用了15天的时间，将飞机拆成了机头、机身、4块机翼、垂尾、平尾8个部分，其中机身部分的运输动用了22米长的大平板卡车。整个运输路程为1000公里左右。经过在京哈高速、六环路一天多的长途跋涉，6辆加长卡车将分解开的图-16型飞机全部运抵航空博物馆。博物馆已决定在10天的时间内将它组装完毕，再进行一系列如喷漆、翻新等修缮工作。2006年3月，这架功成名就的飞机正式向游人展出，揭开它40多年神秘的面纱，首次与公众见面。
我国第一颗原子弹试验爆炸成功，震惊了全世界。不过，这次试验是采用“地爆”方试进行的，为了增加试验手段，提高试验水平，确保试验安全，使用飞机投掷核武器，以“空爆”方式进行试验是十分必要的。也就是进行核爆炸试验成功后的几个月，一些外国报纸刊登文章嘲笑中国原子弹是“有弹无枪”，就是说中国只有原子弹，没有原子弹的运载工具。然而他们哪里知道，中国的空爆计划在周恩来总理、聂荣臻元帅的亲切关怀下，正在秘密地有条不紊地进行着。
早在1955年1月15日，毛泽东主席就在北京中南海亲自主持召开了一次非同寻常的中央书记处扩大会议，在这次会议上，周恩来总理指示空军：“一旦原子弹的试制取得了结果，后面的戏自然要由你们来唱主角，你们要有充分的思想准备，并能随时拿出原子弹空爆试验的具体计划来。”
按照周恩来总理的指示，国防部立即着手作空投原子弹的准备工作，并这一光荣而又艰巨的任务交给了空军。时任空军司令员的刘亚楼（于空投前3天不幸去世）受领任务后，代表空军党委提出了“必须以最大的干劲、最高的标准、最严的要求完成试验任务”的口号。1965年春节刚过，距第一次核试验不到4个月，空军首长亲自来到航空兵某团驻地，正式传达了党中央和中央军委的命令，把首次空投原子弹的任务交给了该团，并就选择哪种机型进行认真的讨论。
大家认为，选择图16型飞机进行空投是最合适不过的了：
一是从机型的性能上说，这种机型是前苏联图波列夫设计局设计的高亚音速双发中程轰炸机，该机是根据能对西欧北大西洋公约组织成员国的重要军事目标进行战略轰炸的要求而设计的。性能大致和美国的B-47、英国的“勇士”、“胜利者”和“火神”轰炸机相当。另外，图16装有雷达照相机，可以观察和拍摄轰炸雷达瞄准具荧光屏上的图像，还有几种照相机分别用于昼间照相及检查投弹结果、昼间拍摄低空投弹结果和夜间照相。
二是从技术人才上说，1959年1月，我国为培养空军人才，派出60多名中国空军官兵来到原苏联学习飞行技术，他们学习的机型就是图-16轰炸机的操作和驾驶。
针对大家提出的方案，空军领导班子经过全面慎重的考虑，研究决定选用此型飞机担负空投任务。机型确定后，空军某部将这一机型按空投要求进行了全面的改进，以达到空投原子弹的标准，并将这一飞机编号为50671。这样图-16幸运地担负起了充当“原子枪”的历史使命——空投我国第一颗原子弹。
飞机选定以后，谁来担负驾驶完成这次具有历史意义的空投任务，这又是当时的让空军首长最关心的问题。这次“选飞”空军决定从我国1959年1月派往苏联学习的60多名空军官兵中挑选最优秀的飞行员。经过部队的层层推选和民主选举，航空兵独立某团副团长、第1飞行员李源一和第1领航员于福海、第2飞行员刘景新、第2领航员张公祥、通信员孙兴官、射击员韩惠安6名同志成为这次空投任务的主角，他们将驾驶图-16型轰炸机进行的空投原子弹的实验。
正式机组人员李源一当时36岁，于福海33岁，满怀信心地向空军首长表示“我们有决心克服一切困难，有信心为祖国投好第一颗空爆原子弹！”
在很长的时间里，他们两人一直在一个机组，互相都知道对方的经历，一个（李源一）是在抗美援期期间轰炸大和岛的二等功臣，另一个（于福海）是全团投弹的技术尖子，他们确信自己能完成这一光荣而艰苦的任务。
周总理的嘱托
从1963年2月18日，机组人员进驻鼎新机场，进行执行任务前的飞行轰炸训练。训练时少则几十天，多则几个月不能回家，几乎和家属失去了联系，他们的家人和妻子只知道去执行任务了，至于到底去干什么，谁也不知道。大家长期的飞行生活，使家人和妻子养成了不问去向的习惯。每次大家出征前，他们都是默默地为其打点行装，暗暗祈祷平安归来。
训练期间，飞行的训练任务非常紧张的，开始时是空投前的训练，主要是熟悉地形地物，熟悉机场，熟悉靶场，掌握各种复杂的技术要领。后来转入挂弹模拟训练更加紧张、艰苦，训练弹是严格按实弹要求制作的，其外形尺寸和重量都与实弹相吻合。每次核试验是用光学瞄准投弹，他们既没有什么经验可以借鉴，又没有任何资料可供查阅，而投弹精度的要求却提高了1倍。平时投普通航空炸弹，投在距靶心200米以内就可以打5分评优秀，可是投原子弹，这个标准就不行了。试验场区的靶标周围，每隔一定距离都修建和放置了诸如房屋、桥梁、火车、兵器和动物等各种各样的效应物，以检验冲击波、光辐射、放射性沾染的杀伤力、破坏力，因而要把几吨重的原子弹从一万米的高空投下来，并准确无误地投到直径只有100米大的靶标里，难度是相当大的。这项工作必须做到万无一失，否则后果是不堪设想的。为了这个万无一失，大家不得不进行几十次，上百次的训练。将近3年，大家和战友及首长们吃在机场，住在机场，那时大家心里想的是原子弹，嘴里说的是原子弹，连梦里都在投原子弹，原子弹把大家的心系在了一起。
就在大家训练期间，周恩来总理等党和国家领导人时刻关注着他们的训练，周恩来总理在日理万机的工作中数次听取关于空爆训练的汇报，他曾语重心长地告诫参加实验工作的首长：“核试验关系重大，绝不能有一丝一毫的马虎，略有失误都会增加人民的负担。”“要达到‘一次试验，全面收效’。的效果”。
在周恩来总理的亲切关怀下，在各路人马的共同努力下，我国空爆原子弹的训练在有条不紊中进行。
教训与经验
机组全体同志齐心协力，天上飞，地上练，白天投弹，夜晚总结，摸索提高投弹精度的规律。于福海计算、积累光学瞄准的各种数据，更是废寝忘食。眼看机组的同志一个个瘦了下来，但是轰炸训练成绩显示图表上，却是一条不断上升的曲线。在第一个月训练结束的最后一次飞行，他们投了3颗训练弹，其中最后一颗落在距靶心35米的地方。大家对指挥部制定的“先连续3次把第一颗弹都投在300米以内，进而保证投入200米圈中、最后突击100米大关”的训练目标，充满了信心。 天有不测风云。大戈壁上的季风一反惯例，提前来临，西部高空终日涌动着恶劣的气流，这都给操纵飞机带来了很大的不便，对领航员于福海造成的困难就更是难以想象了。从万米高空看去，靶标小如硬币，飞机一遇上恶劣的气流，靶标在瞄准镜中就忽上忽下，忽左忽右，忽而闪现在眼前，忽而又逃得无影无踪。于福海俯身瞄准，眼睛不知被瞄准镜撞了多少回，简直没有办法把准镜中的十字标线稳稳地压在靶标上，哪怕只压上20秒、半分钟。差之毫厘，失之千里，几个飞行日下来，轰炸训练成绩显示图表上的曲线折而向下，又回到了开始起步的位置。
一次轰炸训练，正好遇上剧烈的高空气流，而投出的两颗弹偏偏又构造不好，结果落在离靶心2000多米的地方，另一颗干脆找不到在何处。接着，在投掷250公斤航弹的训练中，于福海心情紧张地按下投弹按钮，炸弹晃晃悠悠地投了出去，一报弹着点，偏离靶心690米，差点炸到了靶标外铁道兵修建的一座用于观察核弹攻击效果用的桥梁。
问题在哪里呢？许多同志多日来积聚的焦躁情绪爆发了。
“于福海怎么搞的，大家给他提了那么多的好建议，可他连一点点进步也没有。”
“于福海技术上有问题吧？或者他头脑里有侥幸碰上好天的思想？”
“该增加预备机组的训练强度了。”
“不行就干脆把正式机组撤下来，用预备机组顶上去！”
于福海心情十分沉重，但又非常委屈。他想，有些同志出了不少主意，可那并不是他们的亲身体会，缺少理论和实践的根据，怎么能接受7轰炸训练成绩下降，确确实实是因为高空气流难以对付，预备机组上来可能还不如我。但是象现在这样，怎么能完成任务？如果正式投弹也遇上了恶劣气流，把弹投偏了，那造成的损失就大了，自己这一辈子也就窝囊了……
一时间，大家心绪不定，思想动荡，出现了一些混乱。
然而首长们及时觉察到了这一情况。
该团的副政委于复祥是个老功臣，在战争年代就荣获过“模范政治工作者”的称号，他发现问题后立刻找到李源一交换意见，两人很快统一了思想，坚定地表示不撤换正式机组，排除了内外部的压力，马上把军心稳定了下来。
当时的兰州军区空军袁学凯副司令员还把他们召集起来集体谈心。他指出：“虽然有的弹投偏了，甚至投飞了，但是我们应该看到每次投出的第一颗弹，都比前一个飞行日投得靠靶心近，这就是进步，哪怕一次比一次近两米，也要肯定我们训练是有成绩的。”他还说：“不能把问题都集中到于福海一个人肩上。飞行员有没有问题？高度、速度、飞机的空中姿态，都保持很好了？我就发现进入轰炸航路后，标图板上的标线不稳定。机务上呢，自动驾驶仪轻度偏航的毛病解决得怎么样了，瞄准具上陀螺仪摆动的情况还有没有7其他各种工作都要从自己这方面细致地发现问题，彻底地解决问题。这就是集体的力量，我们就是要发挥集体主义精神来克服眼前的困难。”
兰州军区空军刘镇副政委亲自找于福海促膝交谈。他肯定了于福海技术上的长处和在训练中作出的巨大努力，帮助树立自信心，同时也指出于福海考虑个人得失，给自己背上了沉重的思想包袱。当时刘镇笑着批评说：“要考虑的是党和国家的大事，考虑怎样战胜困难，不能只想自己如何如何，真的投不好，也不能把你杀了：就是杀了你，也不解决什么问题！”
那段时间飞机正要做定期检查工作，空勤机组集中了几天，学习毛泽东同志的《矛盾论》、《实践论》等哲学著作，冷静地总结经验教训。于福海读了徐寅生《关于如何打乒乓球》的文章很受启发，很快去掉了思想包袱，增强了“闯”的信心，运用辩证法来分析投弹中遇到的种种问题。李源一根据预备机组的经验，同刘景新一块，对左右座飞行员进入轰炸航路后的驾驶动作进行了科学的分工，一个集中精力保持高度，一个集中精力保持速度，控制飞机的颠簸和摆动，保证于福海瞄准时不受干扰。就这样，大家集思广益，提出了一整套提高投弹精度的切实可行的方法，机组内部也更加团结了，以崭新的面貌和姿态投入到训练之中，大家你帮我，我帮你，在地面轰炸台上反复演练，在空中投掷训练弹时反复实践，然后坐下来作一番认真的思考，经验日益丰富，技术日益成熟，轰炸训练成绩显著提高。
正式投弹的日子越来越临近了。一天，直接指挥这次核试验的张爱萍副总参谋长从指挥部来到机组，他传达了周恩来总理和军委首长对机组的指示和亲切问候。临别时他轻松地告诉大家：“精神一定不要紧张。能投到100米以内最好，投到200米以内也行，就是投到靶标外面也没什么大不了的，不过在效应方面取得的数据要少一点罢了。投到哪里算哪里，重要的是我们从中获得经验，为今后的核试验打下基础。”说来也怪，从那以后机组轰炸成绩持续地、迅速地提高，超过了以往的最好水平。训练归来，李源一常常都要感叹一番，张副总长‘投到哪里算哪里’的话，有辩证法，有用兵之道！
到了4月下句，机组信心百倍地向指挥部报告：“保证投在200米以内，力争投到100米以内。”4月28日，指挥部决定对核试验的各项准备工作做一次总的检查和考核，除了投实弹以外、一切都是按实战进行综合演习。当时机组驾机起飞，投掷了一颗冷爆弹（即外形、重量与原子弹完全一样，可装的是普通炸药的模拟弹）。根据雷达测定，冷爆弹的空中爆炸点距靶心96米，达到了训练计划中所规定的目标。
通过反复训练和多次的失败，参加空投的6名机组人员经过近两年的磨合，与图-16飞机、机组人员、原子弹3者已经完全融为一体，具备了实投的一切条件。
进入5月，天气时好时坏，正式试验的日期一推再推。5月13日傍晚，指挥部终于下达了14日正式投弹的命令。
机翼下的蘑菇云
这一天终于来到了。
为了这一天，地勤的同志们也非常辛苦，为准备原子弹的空爆试验日夜奔忙，遇到问题，他们想尽一切办法加以解决。比如前面提到的自动驾驶仪的误差，那是苏制图-16型轰炸机原有的设备问题，进入轰炸航路后，飞行员打开自动驾驶仪，把飞机就交给了第1领航员，这时飞上一两分钟，飞机就出现3度左右的偏航，一般的投弹还可以应付，投原子弹就远远不能适应了。那时他们只有2架图16型轰炸机，更谈不上有什么更好的设备可以替换。地勤同志不为困难所阻挡，因陋就简，反复试验，最后用一截降落伞上的橡皮筋来克服自动驾驶仪扭转力。别看这种东西土里土气的不正规，但在当时那种艰苦的条件下却是解决了大问题。 再如，对这次原子弹空爆试验，设计、制造单位提出了很高的要求。防碰撞，防震动，防潮湿，防酸，防碱，有这么几防就已经够娇贵的了，还要求保持恒温——温度20摄氏度上下不超过5度，冷了不行，热了也不行。他们为此费了不少心血。装飞机，为了求得最佳平衡位置，常常头天晚上几个人一宿不睡，一架架地画装机位置图，根据工厂提供的几十箱部件的有关数据，一箱一箱地事先安排位置，算好重量。保温问题，更是费事。有次，春寒未尽，起运地的天气还挺冷，部队都穿着棉衣，夜晚的寒风还割耳朵，伊尔-12飞机机舱不密封，他们事先在飞机内壁贴了一层玻璃纤维，垫上泡沫塑料，再粘贴一层刷了隔热漆的漆布，制成保温衬壁。在正式空爆的前一天晚上整整一夜，机场上人来人往，地勤人员异常忙碌。晚上给飞机加温，每架飞机用两台加温炉，安放在距飞机两三米的地方，将空气加热后送入机舱。部件到达机场后，从汽车上卸下就往飞机上装，那时机舱里的温度也正好达到了要求。机务人员一直在现场照应着装舱，监测着温度。图-16型飞机弹舱加温更是费事，除了贴装保温衬壁，使用加温炉以外，还特制了一个加温帐，把弹舱整个围罩了起来。在飞行前4小时，机务人员就进场加温，在加温帐内，接受已安装好的原子弹，组织挂弹以及挂弹后的测试。
这天晚上，机组人员躺在床上辗转反侧，把投弹程序和要领默记了一遍又一遍，预想了很多可能出现的意外情况，焦急地等待着起床。
终于，机组驾驶图-16型飞机带弹起飞了。每个人的心情虽然都异常地激动、兴奋，而且紧张。他们都知道，弹舱里挂着的已不是经常投掷的那种水泥训练炸弹，也不是装着梯恩梯炸药的普通航空炸弹，那是一枚球型、乳白色的真正的原子弹。他们也都明白，那些科学家，还有首长们和战友们，为什么在大家坐进座舱以后，在飞机滑向起飞线之际，直至飞机已经在空中收起起落架的时候，一直高高地扬起他们的右手，久久不愿放下。因为，他们能不能在1个多小时的航程中毫无差错地飞临试验场区，能不能在气象条件不好的情况下将原子弹从万米高空准确地投到靶标上空，能不能在火光四射、蘑菇云腾起的即刻间安全地脱离危险空域，谁都不曾有过经验，谁也没有完全把握。此时此刻，党中央、中央军委的关注和期待，数以万计的科研人员和工人们的心血汗水，全国人民为之振奋的、耗资巨大的整个核试验，都已凝聚在他们机组6个人的一举一动上，他们感到责任太重大了。
飞机起飞十几分钟后，大家心情逐渐平静下来，似乎开始把一切都忘记，只是集中全力地操纵着飞机在茫茫云海中穿行。
航程已过大半，一直在机身两侧翻滚不息的云浪渐渐淡薄，透过机舱向下望，往日熟悉的婉蜓的弯弯河流和碧绿的点点湖泊又依稀可见。当飞机飞近试验场区，天气已完全转好，蔚蓝色的晴空，只缀着几朵浅浅的白色云朵，大家一阵振奋。没过多久，大家就发现了记标，那是个方形的白框，里面套着一个直径200米的白圈，圈中画着白色的“十”字。所有条件都十分有利，大家的心情非常坦然。
为了确有把握地投好这颗原子弹，做到万无一失，事先研究确定了投弹程序，飞机要进入记标三次。
第一次进入主要是搜索识别把标，进行概略瞄准。李源一打开自动驾驶仪，把飞机交给于福海，并说：“我和大刘（刘景新）一定把高度速度保持好，你放心大胆地瞄！”于福海发现靶标，立即接过飞机操纵，进行瞄准，迅速求出了投弹诸元。报告瞄准情况：“航向270度，偏流负2度，中间风修正80米，按照规定的高度、速度和原子弹的标准落下时间，计算结果，用34.8度的投弹角，没有发现靶标有偏离的趋势。”
听完于福海的报告，机组人员立即互相通报各自情况。
李源一：“速度好，偏流对，飞机平稳。”
刘景新：“航向和高度都很准确。”
张公祥告诉大家：“于福海求出的投弹角数据和我计算的完全一样。”同时报告：“原子弹温度正常，设备良好。”
在最后一次进入时，通信员孙兴富发出了“进入靶场上空投弹”的请示，地面指挥员成钧副司令员立即予以批准。关键的时刻到来了。
于福海利用飞机转弯进入靶标的机会，将一直俯在瞄准具上的上身直了起来，靠在座椅背上，什么也不想，闭上眼睛镇静了一会。
到了轰炸进入点，李源一把飞机交给于福海，并说“沉着一点，瞄准时间长一点。”于福海接过飞机操纵，把瞄准具里的十字标线稳隐地压在靶标中心，并开始做投弹动作，每做一个动作就要口述一遍，机组成员按事先分工对每个动作进行检查落实。
爆炸时间定为10点整。
爆炸前7分钟，于福海报告：“打开投弹总开关。” “打开投弹总开关。”射击员韩惠安复诵着，同时在程序表上划去了这一项。
爆炸前3分钟，于福海报告：“接通原子弹上电源。”
爆前1分20秒，于福诲报告：“打开自动投弹器。”“打开自动投弹器！”第2领航员张公祥激动起来。
“打开弹舱！”“打开弹舱！”
9时59分10秒，于福海操纵瞄准具使得观测角和投弹角准确重合，电路接通。原子弹脱钩而出，飞机减轻了重量，突然向上窜了一下。
于福海向外一看，乳白色的原子弹在阳光下亮闪闪地直向靶标落去，他又在瞄准具中观察了10秒钟，十字标线仍然死死压着靶标，丝毫没有偏移。李源一忙问：“怎么样？”于福海很有把握地报告：“没问题，肯定能投进去！”
“立即关上遮光罩！”李源一高兴地命令着，并加大油门，增速到950千米/小时，争取远离原子弹爆炸中心，获得最大安全系数。
他们刚把座舱玻璃上的遮光罩拉闭，一阵耀眼强光就袭来，约持续四五秒钟，光焰刚过，于福海实在忍不住，摇开遮光罩飞快地向靶标看了一眼、靶标上空出现了一个巨大的火球，仿佛是太阳落在了大家的脚下。隔了片刻，机组的其他同志也难抑惊喜之情，都往下望去。靶标已不见了，机翼下是一片汹涌壮阔的火海，乌黑的浓烟从火海中不断翻滚而出，越聚越多，飞速升腾着。飞机飞离原子弹爆炸中心大约19千米，冲击波赶来，飞机强烈地抖动着，这样持续了六七秒钟，好象它在欢送大家胜利返航。 正如后来的影片中解说词讲的那样，这是一次非常准确、非常成功的投弹。据地面雷达测定，原子弹爆炸时，距靶心只有40米！
当时坐镇指挥的成钧副司令员兴奋地对机组人员说：“周恩来总理刚刚和指挥部通过话，总理让立刻转告你们。总理说：‘你们工作很好，祝你们安全返航，回去很好总结经验。’”
“明白！明白！”听到周恩来总理这么及时地鼓励和赞扬，大家一时无法表达出内心的激动。
返航了，飞机从试验场区侧面掠过。眼前，那核爆炸特有的蘑菇烟云已经形成，宛若一条黑褐色的巨龙直冲九霄。大家一言不发，都静静地凝望着这壮观的奇景，直至把蘑烟云远远地留在了后面。
蘑菇云留在了后面，大家的眼前又是浓云密布。似乎老天爷只给了他们投弹那样一个机会，一转眼又重新为难起他们。返航途中，地面通报：“机场天气变坏，侧风增大，能见度不好。”他们还是1959年在苏联改装图-16型时进行过复杂气象训练，回国后再也没有飞过。但大家立即明白，现在还不是庆祝胜利的时候，只有安全落地了，才算圆满完成了任务，此刻必须抑制住投弹成功后的喜悦，操纵好飞机，迎接新的考验。
进入着陆航线，机场周围猛然间狂风骤起，沙土弥漫，看不清跑道，跑道上欢迎他们归来的同志们也看不到飞机。经历了正式投弹那样的考验，大家沉着多了，机组成员之间的配合也更为默契，不慌不忙地按照远距导航台的信号下降高度，于福海则全神贯注地寻找地标。就在狂风稍有间歇的刹那，于福海发现了近距导航台前那条熟悉的小路，他看了一下各种仪表，随即报告：“高度好，速度好，方向也好！”李源一果断操纵飞机下滑、目测，安全着陆。
试验一结束，李源一、于福海俩作为正式机组的代表，与张爱萍副总长同机到达北京。5月30日上午，他们俩和参加核试验的各个单位代表们一起，受到了周恩来、邓小平、贺龙、聂荣臻等中央领导同志的亲切接见。同时，经空军党委批准，我们机组荣立集体一等功，他们俩分别荣立个人一等功，机组其他4名同志分别荣立个人二等功。
在这巨大的鼓舞下，李源一、于福海又和徐文宏、徐克江等许多战友一块团结奋斗，完成了空投带热核材料的原子弹、第一枚氢弹等一系列核试验任务，为加强我国的国防科研事业贡献了力量。
功勋飞机的归宿
空爆成功后，这架功勋飞机也因此而被永远载入了我国核事业发展的史册。
当年执行完空投任务后，图-16型飞机又作为普通飞机服役了十几年，直到20世纪80年代初，才光荣退役。按照惯例，飞机超过一定年限就要毁型，而像这架执行过特殊历史任务的飞机属于国家一级文物，因此被特别保留了下来，送往长春空军航空大学作教学设备，这在当时还是具备很强的实践教学意义的。但随着航空技术的飞速发展，这架飞机的教学意义已经变得越来越小，而其爱国主义教育意义却与日俱增。因此，中国航空博物馆早在几年前就酝酿将这架飞机收藏。但由于飞机过于庞大，运输中存在着许多困难，尤其是公路桥洞对运输的障碍难以克服，因此这一计划被一再搁置。随着新公路的贯通，运输中的障碍被一个个克服，中国航空博物馆才决定将其拆开后，运往位于昌平小汤山的本馆。
2005年8月，博物馆派出了一个专家小组着手此事。他们用了15天的时间，将飞机拆成了机头、机身、4块机翼、垂尾、平尾8个部分，其中机身部分的运输动用了22米长的大平板卡车。整个运输路程为1000公里左右。经过在京哈高速、六环路一天多的长途跋涉，6辆加长卡车将分解开的图-16型飞机全部运抵航空博物馆。博物馆已决定在10天的时间内将它组装完毕，再进行一系列如喷漆、翻新等修缮工作。2006年3月，这架功成名就的飞机正式向游人展出，揭开它40多年神秘的面纱，首次与公众见面。