1958 г. Испытание и принятие на вооружение подвижной базы железнодорожного типа ПРТБД-2 для целей, аналогичных ПРТБА-1. Обобщение материалов по оценке безопасности полетов самолетов-носителей в условиях воздействия поражающих факторов ядерных взрывов. Выданы рекомендации по особенностям боевого применения ядерных бомб с самолетов-носителей. Проведено 35 воздушных ядерных испытаний: на Семипалатинском полигоне – 10 при бомбометании с самолетов-носителей Ту-16; на Новоземельском – 25, из которых 22 бомбометания проведено с самолетов-носителей Ту-16 и три – с самолета-носителя Ту-95.
1959—1960 гг. Государственные испытания нового образца тактической атомной бомбы. Участие в отработке и испытаниях ядерных боевых частей для систем авиационного ракетного вооружения на базе самолета Ту-22. Испытание и принятие на вооружение модернизированного образца ПРТБ автомобильного типа. Испытание и принятие на вооружение ПРТБ самолетного типа на базе Ан-12.
Контрольно-серийные испытания образцов ядерных бомб и специальных боевых частей ракет. Работы по оснащению ядерным оружием истребительно-бомбардировочной авиации. Участие в организации и создании средств по осуществлению систематического контроля за радиоактивной зараженностью атмосферы ядерными взрывами иностранных государств при полетах самолетов Дальней авиации, Военно-транспортной и фронтовой авиации, а также авиации ПВО.
1961 г. Летные испытания по отработке баллистики, автоматики ядерной бомбы и способов их применения с самолета Бе-12 ск и вертолета Ка-25. Государственные испытания атомной бомбы с одновременным испытанием самолета-носителя ее Су-7Б и принятие их на вооружение. Участие в отработке и испытаниях ядерных боевых частей для системы авиационного ракетного вооружения на базе самолета Ту-16.
Организация и проведение полетов трех отрядов самолетов Ту-16, Ту-95 и 3М Дальней авиации в условиях воздушных ядерных испытаний 20, 22 сентября 1961 г. и 2 октября 1961 г. на Новоземельском полигоне
Разработка методики проведения 2—3-х ядерных испытаний в одном полете отряда самолетов-носителей при бомбометании вне опытного полигона с обеспечением измерений основных параметров ядерных взрывов самолетными средствами. Проведено 44 воздушных ядерных испытаний, из них: на Семипалатинском полигоне – 23 при бомбометании с самолетов-носителей Ту-16 и Ил-28; на Новоземельском полигоне – 21 с самолетов-носителей Ту-16 и Ту-95.
30 октября 1961 г. на Новоземельском полигоне испытана супербомба с самолета-носителя Ту-95В (Ту-95 – 202) при мощности взрыва 50 Мт – самый мощный взрыв за всю историю проведения испытаний ЯО в СССР и мире. Командир экипажа Дурновцев А.Е. В строю с самолетом Ту-95В выполнял полет самолет Ту-16 (дублер; измерительная лаборатория). Командир экипажа Мартыненко В.Ф.
В связи с выводом из строя аппаратуры опытного поля в испытаниях 30 октября 1961 г. завершающие испытания восьми изделий программы 1961 г. были проведены с выполнением бомбометания вне опытного поля с обеспечением измерений самолетными средствами.
Участие в отборе проб радиоактивных продуктов при проведении высотных ядерных взрывов на полигоне войск ПВО страны Сары-Шаган.
1962 г. Разработка технического задания на оборудование летающей лаборатории на основе самолета Ту-124 для обеспечения измерений при ядерных испытаниях вне опытных полей полигонов. Организация и проведение тренировочных полетов четырех отрядов самолетов-носителей Ту-16, Ту-95 и 3М Дальней авиации по отработке навыков полетов в ночных условиях при применении ядерного оружия в испытаниях 20, 22, 25 и 27 августа 1962 г. С августа по декабрь 1962 г. проведено 59 воздушных ядерных испытаний: на Семипалатинском полигоне – 24 при бомбометании с самолетов-носителей Ту-16, Ил-28 и Су-7Б; на Новоземельском полигоне – 35 с мощностью взрывов до десятков мегатонн при бомбометании с самолетов-носителей Ту-16, Ту-95 и 3М. Впервые выполнено бомбометание тактической ядерной бомбы 244Н с кабрирования на самолете Су-7Б (Шеин А.И.).
15 и 16 сентября 1962 г. проведены войсковые учения 185-го гв. тбап 13-й гв. тбад (Ту-16) и 132-го тбап 326-й гв. тбад Дальней авиации при бомбометании штатными экипажами с самолетов-носителей серийного производства термоядерными бомбами из войскового запаса. Одиннадцать воздушных ядерных испытаний в завершение программы 1962 г. проведены за восемь дней при бомбометании по условным целям вне опытного поля Новоземельского полигона по методике, отработанной в 1961 г.