Хотя размеры бомбового отсека и грузоподъемность самолета Ту-4 соответствовали «изделию 501», серийный самолет без доработок и переоборудования все равно не годился. На 71-м полигоне была проведена новая череда испытаний. Пришлось создать практически новую бомбардировочную установку, доработать прицел бомбометания, разместить на самолете аппаратуру контроля режимов полета с «изделием», аппаратуру измерений параметров поражающих факторов взрыва при воздействии их на самолет (давление в ударной волне, интенсивность светового облучения, деформация силовых узлов самолета), а также фото- и киносъемочную аппаратуру, чтобы зафиксировать процесс взрыва.
После проверки воздействия факторов атомного взрыва бомбы РДС-2 на самолет-носитель, которая состоялась 24 сентября 1951 года возле Семипалатинска, 18 октября авиагруппа 71-го полигона была задействована в испытаниях бомбы РДС-3 в режиме воздушного атомного взрыва. Испытания прошли успешно, и это послужило основой принятия решения об оснащении ВВС атомным оружием. Началось серийное производство бомб РДС-3 для самолетов-носителей Ту-4, и уже в 1952 году на 71-м полигоне приступили к очередному этапу испытаний: проверяли новые серийные бомбардировщики и «изделия» РДС-3. Отрабатывались полеты само летов-носителей в комплексе с тактической атомной бомбой, бомбометание РДС-3 (использовались массогабаритные макеты), проверяли новую систему внешнего нейтронного инициирования заряда, отрабатывали методы отбора радиоактивных продуктов из облака взрыва. Этот этап длился до середины 1953 года.
Отбор радиоактивных продуктов из облака взрыва — безусловно, самая опасная работа в испытательной бригаде. На крыльях самолетов крепились фильтры-ловушки. Пилоты облетали чудовищный гриб, растущий после взрыва, а после возвращались на аэродром в Багерово.
Задача техников была не проще: снять фильтры и упаковать их для отправки ученым. Чтобы не превышать предельно допустимой дозы облучения, всю работу разбивали на этапы. На первом один человек только подбегал к севшему самолету, открывал корпус фильтра-ловушки и сразу должен был удалиться. На втором надо было только выдернуть фильтр из креплений, пока сетка ловушки не оказывалась в специальной палатке, где ее разбирали, а фильтровальные материалы укладывали в свинцовый ящик. Работали при сплошном треске счетчиков-дозиметров, надев изолирующие противогазы, обычные хэбэшные комбинезоны, резиновые сапоги и перчатки.
Говорят, что в районе багеровского аэропорта до сих пор сохранились локальные зоны малой площади, где радиационный фон превышает 30 микрорентген в час. Скорее всего, именно там стояли «грязные» самолеты, ожидая, когда с них снимут фильтры-ловушки, а затем вымоют дезактивирующими растворами.
На 71-м полигоне продолжались испытания «изделий» РДС-3, -4 и -6. Были испытаны и приняты на вооружение новые самолеты-носители Ил-28, Ту-16 и Ту-95.
В середине 1950-х настала эпоха сверхмощных ядерных зарядов, и вскоре должно было прийти время для супербомбы — «изделия 202», прозванного «Иваном». В эти годы авиагруппы 71-го полигона обеспечивали не только ядерные испытания в Семипалатинске, но и испытания на Новой Земле.
В Крыму же в 1956 году начали летную обработку уникального комплекса, в состав которого входил самолет-носитель и супербомба. На 71-м полигоне бились над этой задачей 5 лет.
«Изделие 202» было разработано, изготовлено и доставлено на полигон в 1956 году с Уральского ядерного центра — ВНИИТФ. Оно имело невиданные до сих пор характеристики: масса 26 т, длина 8 м, диаметр 2 м. «Суперизделие» не помещалось в бомбовом отсеке самолета-носителя, поэтому для него была разработана новая полунаружная система подвески.
Далее, как и в случае с РДС-1, отрабатывались аэробаллистические характеристики «изделия», испытывались его автоматика и система обогрева, а также бортовая радиотелеметрическая аппаратура.
Много мороки доставила инженерам и испытателям парашютная система «Ивана». Она должна была замедлять снижение «изделия»: самолету-носителю требовалось время, чтобы удалиться на безопасное расстояние, прежде чем бомба опустится на высоту взрыва. Двадцатишеститонная бомба, сброшенная с высоты 10 500 м, должна была оказаться на расстоянии 3500 м от земли приблизительно за 200 секунд. Нужная задержка достигалась при помощи парашютной системы площадью 1600 м
