由于核弹威力巨大，空军的轰炸机和攻击机投掷核弹时，首先考虑的就是投弹后的舰载机如何逃出核弹的爆炸范围，如何使核弹爆炸后产生的强光辐射、冲击波、电磁辐射。将辐射和核辐射对舰载机的影响降到最低，从而保护飞机和飞行员。
1945年美国计划向日本投下原子弹时，首先考虑的是负责投下原子弹的轰炸机能否安全返回。经计算可知，小男孩原子弹爆炸的安全距离约为12公里。原子弹投下后，它会继续自由落体向前飞行约6公里，45秒后爆炸，而B-29轰炸机投下后立即转向，以每小时560公里的速度向相反方向飞行大约有6公里以上，两者之间的距离至少有13公里，这样才能躲过原子弹的爆炸和破坏范围。
即便如此，据负责投下原子弹的美国飞行员称，他仍然感觉到一股明显的猛烈冲击波从飞机后部吹来。幸好已经飞得很远了，不然飞机可能已经被巨大的冲击波肢解了。
历史上最危险的核弹投掷任务，仍然是1961年10月30日苏联在北冰洋新地岛投下一枚5000万吨TNT当量氢弹的试验——“核弹沙皇”。
为了保护投弹的Tu-95战略轰炸机的安全，苏联空军特地在轰炸机表面涂上了银白色反光材料，以防止核爆炸的光辐射。轰炸机进行了结构加固和电磁屏蔽，以防止氢弹的爆炸冲击波和电磁脉冲干扰。
为了测试人员的安全，“核弹沙皇”特意配备了重达800公斤的降落伞，用于延迟氢弹释放后的时间和速度（释放与引爆的时间差为188秒），以便让执行任务的飞机和观察飞机能够撤离到距核爆点45公里的安全范围内。就这样，涂95战略轰炸机几乎解体，机身结构严重受损，还好涂95轰炸机终于安全着陆。
上图为美军于1958年7月12日在太平洋比基尼环礁进行代号为“硬塔克一号”（Hardtack I）的系列核爆炸试验中的“白杨”试验。测得的TNT当量. 930万吨。可以清楚地看到核爆后的强烈冲击波对观测机的影响。
中国使用H-6A轰炸机进行了首次空投氢弹试验。中国空军的轰6A轰炸机外观雪白，设计用于投掷氢弹。我们知道，核武器爆炸时会产生大量的光、热和冲击波，其中光辐射占35%。这种强光比我们平时照射的太阳光强上千倍，投下核武器的飞机也会被烧毁。为了避免暴露在如此强光下，投掷核武器的H-6被涂成白色，因为白色可以反射所有光源。
1967年6月17日中国用氢弹炸试爆苏军，空军H-6A 4251轰炸机执行氢弹投掷任务，成功将氢弹投向罗布泊核试验场的靶心。这种氢弹的设计当量约为200万吨。实际爆炸当量高达330万吨，重量也高达4吨。氢弹爆炸后，一颗“比太阳亮10000倍”的巨大闪光火球升起，向世界宣告中国拥有了自己的氢弹。空投核弹已成为中国最重要的核威慑手段之一。
1970年代，我国专门研制装备了实用的小型战术核武器——“飓风一号”氢弹。炸弹长约2米，重量只有几百公斤。它使用了一种特别设计的强5A核攻击。机器。
为了保证Q-5A飞行员的安全，Q-5A采用了向上投掷的方式投掷氢弹。先从低空进入目标区域，然后急速拉起飞机，以接近垂直的大角度爬升，在飞机高速爬升的瞬间投掷核弹。离开危险区域。强5A采用这种轰炸方案，既可以避开氢弹的杀伤范围，也可以获得较大的加速度，尽快离场。
这种漂亮的投掷动作，称为战术投掷轰炸，包括两种类型的动作：弹出式和过肩式。第一种是由北约空军发明的，用于运送新型核弹的任务。轰炸目标主要是敌方机场、火车站、桥梁等重要节点。北约希望通过核轰炸来延缓或威慑苏军庞大的坦克部队的恐怖攻势。由于炸弹被投下，因此使用了一种新的战术机动来保护飞行员。
1972年1月7日，我国进行了从强5型装甲攻击机机顶投掷氢弹的试验，这也是我国首次投掷小型氢弹。如果1970年代中苏爆发全面战争，解放军空军的强5A核攻击机可以携带核弹从海拉尔机场起飞，直接攻击后贝加尔湖的战略薄弱地区苏联地区中国用氢弹炸试爆苏军，西伯利亚铁路沿线的编组站和重型部队。
由于Q-5A燃油少，执行低-低-低任务剖面时的典型作战半径只有300公里，改装后的Q-5A也只有500公里。苏联许多地面目标的距离超过了Q-5A的作战半径，这是一次非常惨烈的作战行动。于是这些强-5A核攻击机有了一个响亮的绰号：“西伯利亚单程快车”！
