核武器自诞生以来其投放方式经历了2个大的时代：轰炸机直接投送和导弹投送。虽然世界拥核国家依旧保留了传统的自由落体“核炸弹”，但直接空投已经不再是核武器投放的唯一方式，而轰炸机也不再是核武器投放的唯一工具。对于很多国家来说，研制弹道导弹运载核武器比研制具备突防能力的轰炸机要现实的多。
俄罗斯R-36M“撒旦”洲际导弹
下图为1945年8月6日和9日分别投掷在广岛和长崎的原子弹复制品，分别是4.4吨的“小男孩”和4.5吨的“胖子”。由于早期核武器技术较为原始，无论是“枪式”还是“内爆”式原子弹都是在靠“堆积”核材料达到临界质量。正是因为“临界质量”这个最基本链式反应条件，为了弥补核材料被“炸飞”的因素并保证实际的爆炸当量，原子弹的装药和机构都是非常庞大的，所以其“小型化”水平非常低，第一代的原子弹的体积和重量都非常巨大，就连普通的轰炸机都没有这个能力进行投掷。所以投掷在广岛和长崎的原子弹是由绰号“超级空中堡垒”的B-29型大型轰炸机执行，该机最大带弹量达到9吨，最大航程达到6000公里，这才能满足早期核武器的远程投掷。
“小男孩”原子弹，1945年8月6日，日本广岛
“胖子”原子弹，1945年8月9日，日本长崎
二战结束后一段时间内原子弹虽然当量在增强，但是依旧没有摆脱“临界质量”这个硬指标，所以原子弹的体积和重量也依旧维持在较高的水平。1952年11月15日，美国进行了是人类历史上最大的“裂变弹”试验，MK8型“国王”在串联4个裂变核心的情况下达到50万吨TNT当量，也接近裂变弹的当量极限。但“国王”的自重达到7.8吨，平均每公斤爆炸当量只有64.1吨，无论各方面来看都只能用大型轰炸机才能投放。
MK8“国王”原子弹
1952年世界上第一颗氢弹“迈克”爆炸成功，当量达到1050万吨TNT当量，远远超过50万吨级的“国王”。但是“迈克”重量74吨，只能算是“热核装置”而非“热核武器”，没有任何载具能够进行投放。在50-60年代，美苏陷入核武器的“当量竞赛”，特别是苏联一次次刷新核武器的当量记录。虽然氢弹的效率远远超过原子弹，但是当量和自重大致还是呈正比关系，比如下图的RDS-220“沙皇炸弹”，爆炸当量5050万吨TNT当量，但是自重也达到27吨 ，只能由当时苏联最大的Tu-95型轰炸机投送，核导弹根本没有这个能力投放。各国第一颗实战化氢弹重量基本都在4吨以上，弹道导弹的水平无法直接投送大当量氢弹。
双方为了保证在核打击中的优势，40年代末-50年代初美国先后研制了载弹量32吨的B-36“和平使者”轰炸机和载弹量25吨的B-52“同温层堡垒”。而苏联在仿制了B-29之后又发展了中型的Tu-16中型战略轰炸机和Tu-95重型战略轰炸机。
B-52战略轰炸机
但是战略轰炸机存在一个问题：突防的可能性越来越小。
随着美苏双方的导弹和战机技术不断增强，体积庞大的战略轰炸机越来越容易被拦截，甚至为了保证自己的安全双方还发展了“核防空导弹”，企图用核武器的爆炸杀伤能力大范围拦截远程轰炸机群。而另一种武器——弹道导弹也逐步发展起来，由于弹道导弹的运行轨迹较高且末端速度快，相比于战略轰炸机来说这种运载工具几乎不可能成功拦截，所以弹道导弹是核武器投放的另一种有效工具。1957年8月21日，苏联试射世界上第一种洲际弹道导弹P-7，最大载荷5.5吨，可以运载百万吨级氢弹，直接使苏联具备1小时内核突击美国的能力。而美国也在1957年12月成功试射“宇宙神”洲际弹道导弹，从此世界进入导弹洲际打击时代，战略轰炸机不再是唯一的投放载具。
P-7洲际弹道导弹
而随着核武器小型化水平的提升，中程/洲际导弹出现了多弹头和多目标多弹头的重返大气技术。而之后各国又发现，大当量核武器其实并不划算，1枚1000万吨级当量热核弹头有效杀伤面积为700平方千米，而10枚100万吨级则达到1500平方公里。从拦截难度上讲，10枚弹头的拦截难度显然远远高于1枚弹头，在这种情况下各国相继放弃大当量核武器转为发展“小型化”核武器。比如美国W88型热核弹头（三相弹），360公斤的自重达到47.5万吨TNT当量，每枚“三叉戟II”型弹道导弹可以携带8枚。而W80型热核弹头自重180公斤，爆炸当量达到20万吨TNT当量，主要装备于巡航导弹。
除了五大常任理事国之外，其他的拥核国家无论在科研还是工业水平都是处于相对落后的状态，自行研制战略轰炸机是根本不现实的。然而速度更快、拦截难度更大的弹道导弹的出现使得小国也具备核武器（裂变弹）投送能力，而弹道导弹在外部技术支持下不需要太过强大的工业实力就能实现，比如巴基斯坦、以色列、印度、朝鲜都是拥有远程弹道导弹的国家，直接对周边国家构成直接威胁。
印度“烈火-5”远程弹道导弹
而作为世界上军事实力最强的三个国家，为了保证相互摧毁和足够的核反击能力，他们都是保有“三位一体”核打击能力，即空基轰炸机、海基战略核潜艇和陆基弹道导弹，不放过任何可能的核打击方式。美国和苏联又先后研制了具备超音速飞行能力的B-1B和Tu-160，美国更是为了保证突防转为发展隐形的B-2轰炸机投放核武器。
B-1B战略轰炸机
Tu-160战略轰炸机
941“台风”级弹道导弹核潜艇
“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇
至于英法两国随着国家的逐步衰弱，他们只保留生存能力最高的海基战略核力量，放弃了陆基和空基（法国用战术飞机投放）战略核力量。对于目前世界来说，战略轰炸机已经不是甚至不作为主力来使用，而除B-2之外世界上大部分战略轰炸机都沦为巡航导弹载机，而远程巡航导弹也是可以携带核战斗部成为核打击载具。
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