облака ядерного взрыва, проведения воздушных фото- и киносъемок различных этапов ядерных испытаний, отработки и испытания ядерных авиабомб, для связи и транспортирования грузов.
Структура научно-испытательной части с самого начала деятельности полигона была представлена тематическими подразделениями, лабораториями и отделами, определенным образом связанными с предстоящими направлениями научно-испытательных работ: отдел испытаний ядерных авиабомб, отдел испытаний специальных боевых частей авиационных ракет; отдел испытаний самолетов; отдел самолетных измерений; отдел испытаний средств эксплуатации, временного хранения и подготовки изделий к применению; отдел по средствам отбора радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва и дезактивации самолетов; лаборатория механических и климатических испытаний.
С началом создания ядерного оружия НИИ ВВС активно участвовало в этих работах. Так, для участия в учениях и реального применения атомной бомбы РДС-3 на Тоцком полигоне была выделена авиагруппа 71-го полигона ВВС. Авиагруппа включала два самолета-носителя Ту-4, два самолета-фотографа Ил-28, 6 истребителей МиГ-17, транспортный самолет Ли-2 и связной самолет Як-12.
В 1949–1962 гг. 71-й полигон ВВС участвовал в 178 ядерных испытаниях, в том числе: на Семипалатинском полигоне – в 94 испытаниях, на Новоземельском полигоне – в 83 испытаниях, на Тоцком полигоне в Оренбургской области – в одном войсковом учении.
В начале 1953 г. на базе 35-го ОСИАП 71-го полигона проходило освоение ракетной системы «Комета» экипажами 27-й УТЧ ВВС ЧФ под руководством подполковника М.Г. Дервоеда. Этим было положено начало создания морской ракетоносной авиации ВМФ.
В январе – феврале 1957 г. на базе 35-го ОСИАП 71-го полигона был переучен на самолеты Ту-4 отряд управления 143-й МТАД дальнего действия ВВС Тихоокеанского флота. Из состава полка было получено два Ту-4кс и два Ту-4ш.
В 1962 г. на базе полигона проводились летно-тактические учения двух тяжелых бомбардировочных полков ВВС дальней авиации с практическим применением термоядерных авиабомб. Авиагруппа базировалась на аэродром Оленья (Оленегорск).
Первое летно-тактическое учение прошло 15 сентября 1962 г. в составе 24 экипажей на самолетах Ту-16, а второе – 16 сентября того же года, также в составе 24 экипажей. Сброс «изделия» производился только с одного Ту-16.
В этих полетах в общем строю кроме самолетов дальней авиации находилось еще по три самолета-лаборатории Ту-16 с летчиками-испытателями 71-го полигона. В ходе ЛТУ в соответствии с полетным заданием бомбометание «изделиями» производилось по цели Д-2 на полигоне Новая Земля с высоты 11 300 м при заданной высоте подрыва 2200 м над целью.
По результатам самолетных и наземных измерений было установлено, что мощность взрыва «изделий» в обоих случаях соответствовала основным техническим характеристикам «изделий» и составляла несколько мегатонн. Подразделения самолетов Ту-16 боевого порядка, находившиеся в момент светового воздействия на удалении 50–75 км
