Испытания изделия РДС-27 были проведены 6 ноября при сбрасывании с самолета-носителя Ту-16 с высоты 12 000 м. Полет выполнял экипаж во главе с командиром Мартыненко В.Ф., в который входили Кириленко А.Н., Рындин С.Г., Шергин Р.И., Литвиненко Б.А. и Феодулов. Были проведены соответствующие измерения по заданной программе и наблюдения за развитием облака взрыва. Мартыненко В.Ф. отметил, что такого мощного воздействия на самолет ударной волны и теплового излучения до сих пор не наблюдалось. Обратил внимание на особенность пилотирования самолетом при ручном управлении с отключенным автопилотом, а также на устойчивость и управляемость при воздействии ударной волны взрыва. Он сравнил воздействие на самолет серии отраженных волн как «проезд на плохо подрессоренной телеге через разбитый железнодорожный переезд». Было тщательно проверено состояние специального оборудования и элементов конструкции самолета. Повреждений и отказов не зафиксировано. Результаты обработки самолетных измерений подтверждали соответствие полученной мощности ожидаемой расчетной.
Успешно испытанная первая термоядерная бомба с учетом ранее проведенной летной отработки аэробаллистики и автоматики могла быть объектом для принятия на вооружение ВВС. Однако этого не произошло – вскоре были испытаны более совершенные и эффективные по действию термоядерные бомбы.
Подготовка к испытаниям изделия РДС-37 (РДС-6 с) оказалась еще более сложной по сравнению с испытанием изделия РДС-27 по условиям обеспечения безопасности самолета и его экипажа в полете. Стало известно, что при реализации заложенных в этой конструкции заряда идей А.Д. Сахарова мощность термоядерного взрыва может достигнуть от 1,5 до 2 Мт тротилового эквивалента (ТЭ). Расчеты показали, что при испытаниях этого изделия безопасность не обеспечивалась из-за чрезмерного прогрева облучаемых элементов самолета, возможности разрушения или возгорания их от теплового воздействия взрыва. Не исключалась возможность потери прочности самолета и устойчивости полета при воздействии ударной волны.
На Семипалатинский полигон для решения проблемы безопасности самолетных воздушных испытаний изделия РДС-37 были приглашены представители различных организаций: от ОКБ Туполева – Архангельский А.А., Надашкевич А.В.; от ЦАГИ МАП – Макаревский А.И., Дородницын А.А.; от ВИАМ МАП – Чеботаревский; от НИИ ПДС – Лобанов Н.А.; от Математического института АН СССР – Семендяев К.А.
Самолет-носитель Ту-16 с Семипалатинского полигона был перегнан на подмосковную летно-доводочную базу ОКБ Туполева (г. Жуковский) для переоборудования. На самолете с 25 октября по 16 ноября проведено ~30 доработок, к важнейшим из которых относились: смывка с нижних поверхностей лака и опознавательных знаков с заменой их светозащитным покрытием с высокой отражающей способностью и термостойкостью; защита передней кабины, блистерных и кормовых кабин шторками от светового излучения взрыва; замена тонкостенных обшивок органов управления более утолщенными со светозащитным покрытием; введение различных мер по защите стекол бортовых аэронавигационных огней, фар, плафонов; замена и усиление герметизации створок бомболюка и передней стойки шасси. Изделие РДС-37 было решено оснастить тормозным парашютом площадью 6 м2.
Массогабаритные характеристики изделия РДС-37 соответствовали изделию РДС-27 (РДС-6). Окончательный расчет баллистических характеристик изделия с парашютной системой по материалам экспериментальной отработки, а также оценка ожидаемых воздействий на носитель по поручению И.В. Курчатова были выполнены группой в составе А.А. Дородницына, Я.Б. Зельдовича, К.А. Семендяева, Р.О. Бурдина и А.Г. Дударева.
Для окончательной проверки всех расчетных данных, проверки работы парашютной системы и автоматики изделия на траектории падения, тренировки и проверки взаимодействия со службами полигона были запланированы и проведены два сброса с самолетов-носителей Ту-16 изделий в комплектации, соответствующей РДС-37, с зарядом без делящихся материалов. В целях контроля работы автоматики на траектории падения изделия были укомплектованы аппаратурой телеметрии. Первый контрольный полет выполнен 17 ноября экипажем Мартыненко В.Ф., а второй – 19 ноября экипажем Головашко Ф.П. Подготовительные работы к этому эксперименту потребовали 2 месяца. Летные испытания РДС-37 были назначены на 20 ноября.