Напряженная учеба со временем дала свои плоды: экипажи достигли уровня 2-го и 1-го классов, а летная работа пошла более ритмично. Однако привыкать к особенностям нового самолета пришлось не только экипажам Ту-16. Например, наличие сильных реактивных струй за двумя мощными двигателями Ту-16 явилось полной неожиданностью для летчиков истребительной авиации. Подтверждает это бывший командир звена МиГ-15бис В.В.Регин: «Наши истребители впервые проводили тренировки в атаках Ту-16 с фиксированием результатов фотокино-пулеметом. При сближении с бомбардировщиком мой ведомый В.Труханов попал в струю двигателей, стал беспорядочно падать и, потеряв 2000 м высоты, с трудом вывел свой истребитель в нормальное положение». После этого случая был сделан вывод об опасности сближения с Ту-16 со стороны задней полусферы на расстояние ближе 300 м и даны соответствующие рекомендации летчикам-истребителям.
Хорошо освоенные экипажами, Ту-16 уже во второй половине 1950-х гг. превратились в одну из важнейших составляющих ядерного щита {а точнее - меча) СССР. Правда, вначале весь «меч» состоял из одного 402-го ТБАП, а Балбасово был первым и единственным «ядерным гарнизоном» страны. Порядки там установили соответствующие: весь городок обнесли двумя рядами «колючки», ввели строжайший пропускной режим и все прочее, необходимое для укрепления бдительности. Правда, за «секретность и особые условия службы» людям доплачивали 30% должностных окладов, но это продолжалось недолго. Экипажи Ту-16 готовились к выполнению своей миссии самым серьезным образом. Чтобы не использовать в тренировочных полетах настоящие ядерные боеприпасы, счет которым шел на штуки, были созданы специальные бомбы-имитаторы. Они подвешивались в грузоотсек бомбардировщика, имели те же разъемы и выдавали на бортовые системы те же параметры, что и реальная бомба. Ритуал подвески этих имитаторов полностью, включая режимные мероприятия, соответствовал работе с реальными боеприпасами. Даже пульты управления в кабине штурмана после каждого полета снимались и хранились в специальном помещении! Экипажи 402-го полка несли боевое дежурство не только в Балбасово, но и в Сольцах, Стрые, Веселом, пока там не появились «собственные» Ту-16.
Ту-16 принадлежит слава одного из главных участников советских ядерных испытаний, проводившихся на полигонах №2 под Семипалатинском и №6 на Новой Земле, С самолета прошли проверку все спецбоеприпасы, которые полагались ему по штату, включая ракеты. Интересы обороны страны диктовали высокие темпы работ. Так, за 1957 г. только под Семипалатинском с Ту-16А состоялось не менее 5 сбросов атомных бомб: 8 марта, 22 и 26 августа, 13 и 26 сентября. В следующем году проведено уже 8 ядерных бомбардировок: 4 января, 13, 14, 15 (две), 18, 20 и 22 марта. Больше всего сбросов -24 - произвели в 1962 г., из них экипаж А.Г.Шакурова - 13, а Н.Г.Перышкова - 9. Экипажу Ту-16А Ф.Головашко принадлежит честь испытания первой советской термоядерной бомбы РДС-37д. Произошло это 22 ноября 1955 г. под Семипалатинском. Хотя бомба была подорвана в половинном снаряжении (тротиловый эквивалент 1,6 мгт), это был самый мощный ядерный взрыв на полигоне №2. В дальнейшем Ту-16А принимали участие в испытаниях РДС-37д как в частичном исполнении (мощностью 900 кгт), так и в полном (2,9 мгт) на Новой Земле. Кроме того, Ту-16А активно использовались для сброса баллистических макетов перспективных боеприпасов как на этих полигонах, так и на полигонах в Багерово и Ногинске. Последний сброс атомной бомбы в СССР состоялся также с борта Ту-16 в конце 1962 г., перед вступлением в силу Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах.
Ту-16 и их экипажам приходилось выступать не только в роли ядерных громовержцев, но и, можно сказать, подопытных кроликов. Так, 18 сентября 1961 г. на Новоземельском полигоне экипажи п-ка Н.И.Нечипуренко, подп-ка И.Ф.Степанова и м-ра Н.М.Антипова из 226-го Гв.ТБАП на высоте 10600 м с интервалом в 10 секунд прошли через радиоактивное облако для забора проб сразу после очередного взрыва. А 30 октября на том же полигоне состоялась грандиознейшая военно-пропагандистская акция: по случаю XXII съезда КПСС был произведен самый мощный в мире термоядерный взрыв - 57 мгт. Нес супербомбу Ту-95В, а один из Ту-16 сопровождал его. В момент вспышки самолет находился в 55 км от эпицентра, однако расстояние не уберегло его экипаж от весьма неприятных ощущений. В кабинах, закрытых светонепроницаемыми шторками, стало жарко, появился запах гари - задымилась обмотка электрожгутов, вспыхнула пыль. Находившемуся в кормовой кабине стрелку обожгло лицо и руки.
Экипаж другого Ту-16 под командованием м-ра К.К.Лясникова получил задание пролететь сквозь термоядерный гриб (!!!), однако выполнить до конца его не смог. Вот рассказ Лясникова: «После взрыва мы увидели яркий свет. Но одно дело - тут же развернуть самолет, а другое - идти прямо на вспышку. Смотрю, гриба еще нет, лишь огненный шар беснуется, разбухает. Потом он становится размером с километр и более, уже с грязными пятнами. Черный столб его поднимает и выбрасывает вверх. Срочно надо возвращаться, иначе - гибель. А шар-облако уже почти рядом. На твоих глазах разворачивается ад кромешный. Это, скажу вам, похлеще, чем в фильме ужасов. До соблюдения ли инструкций в такой момент? Делаю градусов под семьдесят крен, немыслимый вираж закладываю на высоте одиннадцать тысяч метров, и это спасает…» Приключений в таком духе немало выпало на долю отважных экипажей Ту-16.
