接到参加核试验“绝密”任务
新中国为了加强对原子能工业的生产、建设和核武器研究、试验工作的领导，１９６２年１１月３日，经毛泽东主席批准，成立了中央专门委员会，由周恩来总理兼任主任。随后，各项工作全面展开。空军部队参加的核试验工作，空军党委分工由成钧副司令员负责组织指挥该项任务的落实。
１９６４年５月下旬，成钧率空军工作组到达新疆马兰机场，再驱车到核试验基地，见到了基地司令员张蕴钰和副总参谋长、首次核试验委员会主任委员张爱萍。他们告诉成钧：４月间，中央专门委员会决定首次核试验采取塔爆方式实施，要求在９月１０日前做好核试验的一切准备工作。同时介绍了核试验基地的有关情况。张爱萍指出：进行核爆炸试验，需要空军部队积极参加。接着他对空军部队参试的任务提出了要求。会后，成钧随即向空军工作组传达了核试验总指挥部交给空军在首次核试验中担负的任务：即核弹爆炸“零时”前要负责空运原子弹体、仪器、设备，接送科学家和中共中央、中央军委负责人等；“零时”后要担负空中取样，爆心剂量侦察，热线侦察，伞射侦察，回运成果，空中摄影，场区照相，污染水取样等任务。这是一项绝密的任务，成钧要求大家全身心地投入此项工作，并宣布了有关纪律。
随后，成钧率空军工作组在核试验指挥部干部的陪同下，实地踏看了第一颗原子弹塔爆的预选场地；踏勘空军安置效应物的场地；对下一步空投原子弹的靶场进行了初步勘察。吉普车在戈壁滩的黄沙高岗上爬上冲下，在“盐壳”构成的“搓板路”上折腾了大半天，把人的骨头架子都快颠散了。趁停车的间隙，成钧下车想舒展一下筋骨，当他刚举起双臂准备伸个懒腰时，便觉得胸闷气促，一阵恶心，眼前发黑，跟着是天旋地转，双脚发软，身子不由自主地往后歪了，幸好保健医生及时将成钧架住，拣了个没长骆驼刺的空地，让他半躺半坐地歇着，然后又急忙给他服下心脏病急救用的药丸。过了一会儿，成钧慢慢好了些。当他刚缓过气来，便爬起身来又乘车赶路了。成钧率领空军工作组在罗布泊场区三进三出，对原子弹塔爆位置，核试验效应场区，以及下一步空投原子弹的地面靶标地点，都反复地踏看好几遍，逐个作出分析、对比、评估。除了对安置铁塔的位置提出意见供核试验委员会参考外，还在距塔爆中心５０００米处，选了一块平坦戈壁，作为修建空投原子弹靶标的地方。空军工作组成员一致说好。成钧慎重地说：“这只能作为初步的看法，暂不作决定。”他要让担负空投原子弹的飞行部队派人来实地踏看后再最终敲定。
在核试验效应场区里，成钧一行人花费的精力和时间最多。核试验场区指挥部下成立了１０个效应大队，其中第二大队属空军，所有需要参加试验的飞机、地空导弹、高射炮、雷达、油库、弹药库、航材库、军械库以及藏飞机的洞库……全都要摆放在这个辐射状的地带里，经原子弹爆炸后的冲击波、光辐射和伽马射线黏染物将这些武器、装备烧毁、震碎、污染等，以便从中找出可靠的防护手段和办法。忙完效应场地的事情后，成钧又让工作组成员分头到核试验基地有关部门去拜访、交流、协商，拟出一个空军参加核试验的具体方案来。最后综合归纳出一份意见书，由成钧向核试验总指挥部张爱萍汇报。接着，成钧又派随组行动的空军司令部作战部副部长恽前程专程回北京，向刘亚楼司令员当面报告空军参试计划和有关事宜。刘亚楼听了汇报，完全同意成钧提出的方案和计划，并同意成钧提出的成立一个临时党委，统一领导空军参试部队的工作方案。
组织空军参试部队进行核试验演习
为了保证核试验顺利进行，在成钧副司令员统筹指挥下，空军先后派出各型运输机、直升机共１４架。“零时”后穿烟云取样的飞机，由空军航空兵第十三师郭洪礼机组担任。这是一架经过改装的依尔－１２型运输机，该机提前到达新疆马兰机场。飞机机腹下面安装一个“烟云取样筒”。成钧陪同张爱萍等领导同志和科学家接见了机组成员，并察看了机上有关设备。
接着，成钧安排飞机将原子弹及有关部件运到马兰机场，再派直升机将核弹吊运到铁塔前，还派飞机将有关部门总重５６吨的精密专用仪器、设备从各地空运到马兰机场。随着核试验日子的临近，空军大批参试人员和执行任务的飞机云集马兰机场。８月２５日，成钧副司令员兼任核试验委员会副主任，在马兰机场召集空军参试单位的领导干部开会。会上成钧宣布：在核试验委员会下成立一个由１２人组成的空军驻马兰地区临时党委会，统一领导在马兰的空军参试部队；从当日起，组织空军参试部队进入正式核爆前的各项演习。第一阶段搞“单元演习”，各行各业各类人员反复操练自己在核试验中分担的具体任务；第二阶段搞“综合预演”，全体人员参加核试验指挥部统一组织指挥的“零时”后的总预演。他要求空军部队在预演中要高度、密切协同，坚决、圆满完成各自的参试任务。９月１日，全场综合演习结束。张爱萍评价空军参试准备工作做得“很好，满意”。
经过总预演，空军各项准备工作都达到了预期要求。只有飞机穿烟云取样时还有一个关键问题没有解决，即取样飞机应在“零时”后多长时间进入烟云?第一次进入烟云时，飞机应保持多少高度?飞机第一次穿烟云，是穿顶、穿腰还是穿尾?这本来是靠科学实验才能解决的问题，无法通过模拟、预演来找到答案，当时又无国外资料可供借鉴。科学家和空军部队的指挥人员经过多次论证，甚至激烈的争辩，均无法达成共识。飞机穿烟云取样的时机、高度和部位，既决定着取样效果的好差和质量的高低，也关系到机上人员和飞机的安全。在论证会上，成钧和张爱萍听取了各方面的意见，但始终没有表态，后来他们反复斟酌、商议，最后决定取样飞机在“零时”后３０分钟穿烟云，高度８０００米。第一次穿烟云后，由飞机上的科技人员根据安装在机上的剂量探测仪指示的伦琴数据和爆心的温度，决定飞机再次进入的高度和穿烟云的部位。方案定下后，成钧立即主持担任此项任务的机组进行爬高试验。因为穿烟云首次要求高度８０００米，而依尔－１２型飞机正常飞行高度通常在３０００米～６０００米，为此机组经过反复试验，终于爬高到８０００米以上高度。成钧得知后非常高兴，并决定亲自上飞机参加实际试飞，试飞中他坐在前舱，两眼紧盯着高度表，飞机不断上升，当高度表指示已达到８２００米时，成钧脸上露出了笑容，心中的一块石头总算落了地。
恪尽职守，核试验圆满成功
１０月１６日，正式进行核试验的日子终于来临了，在核试验总部的临时指挥所中，成钧坐在张爱萍的侧旁，还有各部门的领导同志和科学家。１４时３０分，原子弹正式起爆。３０分钟后，穿烟云的飞机曾先后３次穿过蘑菇云。飞机每一次穿烟云，成钧都通过地面领航员关切地询问空中情况，直到圆满完成了任务，成钧才长长地舒了一口气，像卸下了一副千斤重担。随后，成钧穿着橡胶防护服，头戴防毒面具，坐上吉普车，向原子弹爆心区的效应地区急驶而去，检查原子弹爆炸造成破坏的第一手现场资料。
接着是准备组织飞机空投原子弹试验。１１月，成钧副司令员在兰州参加一次核试验准备会议。会后他把空军独立第四团的副团长李源一、大队领航主任于福海等人找来，跟随他与张爱萍一起乘飞机到核试验指挥部去。尔后又派恽前程领着李源一、于福海等飞行人员坐着飞机在罗布泊上空绕了几圈，再乘车到实地踏勘一遍，最后选定离第一次塔爆中心５０００米处的一个较为平坦的地点，作为空投原子弹靶标的位置。当他们向成钧汇报时，成钧拿起标好预选靶标点的地图，审视了好几遍，还提出了一连串的问题，当得到飞行人员肯定的回答后才笑着说：“这地方是你们自己选的，既然你们满意，我当然也就只好画圈了。”其实这是以成钧为首的领导机关工作组和部队飞行人员之间共同选定的轰炸靶标位置。
１９６５年２月，成钧和吴法宪率空军核试验工作组一行人，乘飞机到空军参试部队的驻地，下达空投原子弹试验任务。他们宣布了中共中央、中央军委关于用飞机投掷原子弹试验的决定。尔后将这项任务交给该部李源一(第一领航员于福海)、徐文宏(第一领航员赵承业)两个图－１６机组，李为正式机组，徐为预备机组。会后，对飞机进行了改装。随后，这两个机组驾机到酒泉综合试验基地，进行空投原子弹训练。到４月２３日，在空爆试验场区进行了飞行训练１１架次，投训练弹２９枚；在空军其他靶场进行飞行训练１４架次，均达到了投弹精度的要求。与此同时，空军还组织进行了场区内外空中取样飞机的飞行训练及场区样伞侦察、辐射级侦察等飞行训练。
４月２８日，根据核试验总指挥部决定，为检验各参试单位的工作情况，进行一次空投原子弹的总预演。李源一机组驾驶图－１６型轰炸机，在靶标上空投下了一枚与原子弹重量、外形相同的“冷爆弹”，爆点距靶心９６米(要求在１００米以内)，大大增强了参试人员的信心。当时成立了第二次核试验委员会，张爱萍为主任委员，成钧是９位副主任委员之一。
５月１４日，空投核试验正式开始，李源一机组驾驶挂载着原子弹的飞机，于８时１３分３０秒从预定机场起飞，飞向靶标，９时２６分机组报告发现靶标，按飞行方案规定，飞机要３次进入靶标上空。当第３次进入时，于９时５９分１０秒，机上第一领航员于福海将原子弹投下，爆炸高度５００米，爆心投影点距靶心１３５米，爆炸后，蘑菇烟云迅速升起，直窜蓝天。当时在现场指挥所指挥的成钧副司令员，通过无线电兴奋地对空投机组的人员说：“周总理刚刚和指挥部通过话，总理让立刻转告你们，他说‘你们工作很好，祝你们安全返航，回去很好总结经验’。”
成钧在组织指挥空军部队参加核试验过程中，从选靶场、设置效应区到投弹训练、气象监测、空运以及各项保障、现场指挥等等，每一个步骤，他都兢兢业业，殚精竭虑，为新中国的核试验作出了应有的贡献。
