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20世纪50年代的冷战期间，美国和苏联为实现无距离向对方投放核物质的目标，都对将核反应堆作为巡航导弹推进装置的问题开展了大量研究工作。到目前为止，研制出几类核动力导弹发动机方案，其中一部分用于太空飞行，而另一部分用于在大气层内飞行。用于在太空中飞行的发动机不能有无限的飞行范围，因为它们需要携带氢气或氨气作为动力源。出于这个原因，这种动力系统从未被认为是大气层内飞行的导弹和核动力飞机的主推进装置。美国和苏联的大气层飞行器设计者认为，“会呼吸”的核装置能够吸入外部空气，并将其加热到超高温度，以此产生巨大的推力，可用于巡航导弹起飞后的飞行。

美国 美国在“冥王星”计划内研制了Tory-ⅡA和Tory-ⅡC两台核冲压喷气发动机，在这两台核发动机上进行了反应堆启动试验。反应堆是用高浓度铀铍混合烧铸成香烟大小的“瓷棒”。为了对这两台发动机进行测试，美国专门建造了大型的空气封闭循环管路，以避免流经发动机、带有放射性沾染的空气产生泄漏，进而造成难以消除的污染。为了在测试过程中提供足够数量的空气，美国还建造了储气量高达454吨的压缩空气储气罐。模拟发动机进气条件为巡航高度约305米，大气温度38摄氏度，巡航马赫数2.8。储气罐内的空气只够维持5分钟的测试时间，但充气却需要5天时间。

1961年5月14日，第一部核動力冲压发动机Tory-ⅡA在内华达州进行了首次试验。第二台核动力冲压发动机Tory-ⅡC是改进型，用于验证设计性能，在试验中曾全马力运转了将近5分钟。

美国在“冥王星”计划框架内开发的核动力发动机，计划用于上世纪50年代研制SLAM巡航导弹（AGM-84E“超音速低空巡航导弹”）。SLAM导弹的长度为26.8米，直径为3米，重量为28吨。导弹携载一颗核弹头以及一个核动力推进系统。核动力推进装置长1.6米，直径1.5米。

美国军方认为，如果出现战争威胁，这种巡航导弹可由某种运载工具发射到指定区域。之后，导弹依靠核反应堆提供的自我维持牵引力在空中巡航，等待打击目标的指令。导弹的杀伤要素有几种。工作着的无护罩反应堆必然会产生辐射，核弹头在目标附近爆炸时也会摧毁核发动机，发动机及其燃料箱的碎片将造成大面积的放射性污染区域。

由于飞行中的核动力导弹会对周围环境造成污染，在SLAM导弹飞抵苏联之前，要经过美国领土以及欧洲盟友的领土，必定会给这些地区造成无法消除的辐射伤害。而且，当时美国第一批射程达600千米的“红石”弹道导弹已经研制成功并实战部署，且制造洲际弹道导弹的可行性也已经得到了验证。相比于核动力巡航导弹，弹道导弹的运用代价小，也更加安全。因此，1964年，美国国防部停止了核动力巡航导弹的研制。

苏联 苏联对核动力巡航导弹的开发从研发核动力飞机起步。20世纪50年代，“米亚西谢夫”实验工厂开发了M-60核动力战略轰炸机。该型机是在M-50喷气式战略轰炸机的基础上研制而成。飞机长度为58.7米，翼展为25.1米，应装备四个发动机。

按计划核发动机的结构要足够紧凑，以使其热区可以容纳在传统的喷气发动机壳体内。核装置能够产生高达22.5吨的牵引力。飞机借助常规发动机起飞，然后启动核动力装置并关闭喷气式发动机。由于携载核装置，苏联核动力飞机的航程不低于25 000千米，飞机可以每小时3.2千米的速度飞行。1960年，由于已经有携载核弹头的洲际弹道导弹装备部队，因此M-60项目被停止。

在发展M-60轰炸机的同时，苏联的图波列夫设计局也以图-95战略轰炸机为基础研制了核动力飞机，并且为此改装了图-95LAL型试验机，其携载的核反应堆主要用于检验飞机的辐射屏蔽系统和设计。苏联在该项目框架内研制了图-119和后来的图-120核动力飞机，但都没有进行实体机的建造。主要原因是机体内部的核反应堆能够产生巨大的对外辐射，机上的机组人员需要对辐射进行防护。这样机身需要加装多层防辐射层，包括氧化铍、镉、固体石蜡、铅和钢板。这些防护层十分沉重，受核动力发动机动力的限制，飞机载重量大大减小，甚至无法起飞。

为解决机组人员辐射防护问题，“图波列夫”设计局于1960年开始在图-123无人侦察机基础上发展核动力无人机。图-123是在图-121、图-124无人攻击机基础上发展的远程无人侦察机，长25米，重28吨，使用一台R-15-300涡喷发动机。使用核动力的图-123保留了原型机的尺寸，但将原型机的R-15-300涡喷发动机和其燃料舱换装核动力涡喷发动机，以获得几乎无限的续航力和射程。而原装载在无人机头部的照相机和侦察设备，则被一个热核弹头取代。该项目与美国的“冥王星”项目一样也存在产生大量辐射的困境。因此，图-123核动力无人机在上世纪60年代中期以后也不得不停止。

在2002年美国退出《反导条约》后，俄罗斯重新开始研制核动力巡航导弹，20世纪中期实施的M-60等核动力飞机项目取得的成果为其研制发挥了基础性作用。

研制单位与代号 俄罗斯有“彩虹”和“创新者”两家研制巡航导弹的公司。核动力巡航导弹应该以陆基或海基的方式部署。“彩虹”公司只生产空基巡航导弹，陆基和海基巡航导弹由“创新者”公司研制。“创新者”公司研制了陆基“伊斯坎德尔”K战役战术系统使用的R-500型巡航导弹，以及著名的“口径”海基巡航导弹。

不久前，在“创新者”设计局的公开文件中，提到了 9M729和9M730两型新的产品。第一种9M729产品是普通的远程巡航导弹，但对9M730没有任何介绍的资料信息。不过可以研判，9M730显然处于积极的发展阶段，该产品在国家采购网站上进行了几次招标，因此可以认为9M730产品即是“核动力巡航导弹”。

命名 普京在国情咨文中提到的“核动力巡航导弹”，与“新型激光武器”、“核动力水下潜航器”等新型武器一样，都没有对外公布正式的名称，之后他号召由民众为这些武器选取名字。俄罗斯国防部在其官网上开通了为新型武器投票命名的网页。每款武器由俄国防部从网友呼声最高的名字中选择3个进行投票，最后根据得票数高低确定新型武器的名字。俄罗斯网民热烈参与投票活动，使该网页的访问量一度达到了每小时20万次。至3月21日投票结束时，累计投票次数已经超过760万。核动力巡航导弹的候选名称中有“海燕”、“帕尔米拉”和“意外之喜”，其投票竞争最为激烈，三个名字的投票数都超过了70万，得票最高的是“海燕”。最后，俄罗斯国防部将核动力导弹命名为“海燕”。俄罗斯著名文学家高尔基有一篇名叫《海燕》的文章描写到：海燕在暴风雨来临之前，常在海面上飞翔。因此，在俄文里“海燕”一词含有“暴风雨的预言者”之意。

试验 核动力巡航导弹进行试验的中央靶场位于阿尔汉斯克州新地岛的涅诺克斯，从1954年到1990年用于核武器试验。目前，在该靶场主要进行亚临界核试验，对服现役的核弹头使用期限进行评估。从这里发射的导弹可沿俄罗斯北部海岸飞行，射程达几千千米。要对这一距离上的导弹遥测参数进行记录，需要航空数据测量机。被称为“飞行的试验室”的伊尔-976飞机参加了“海燕”导弹的试验。当时网上出现了伊尔-976的照片，同时俄罗斯发布了一项特殊的国际警告——飞行员通知，并禁止舰船和飞机在该地区航行。

伊尔-976是上世纪80年代在伊尔-76MD军用运输机基础上建造的航空数据测量机，主要用于在弹道导弹、巡航导弹和弹头测试过程中进行雷达观测和记录遥测数据。1986～1989年间，苏联共建造了5架伊尔-976，其中4架在上世纪90年代末和21世纪初退役，并封存在茹科夫斯基，最后用于出口。2016年，俄罗斯为实施“国有核能公司”的计划，开始修复和升级2架伊尔-976，拆除了其标志性的蘑菇状天线，安装了新的雷达设备。2017年8月，经过现代化升级后的第一架伊尔-976完成首飞，引发美国高度关注和警觉。外界推测认为，该机未来将主要用于新型核弹头的测试等方面的工作。

美国CBNC电视台于2018年5月22日报道，俄罗斯进行的核动力巡航导弹试射并未取得成功。该电视台源引来自美国情报部门的报告称，尽管俄罗斯的研制人员已经表示核动力巡航导弹系统并未完全准备好，但俄罗斯未顾及研制人员的担心，从2017年11月到2018年2月进行了4次试验飞行。其中，飞行时间最长的一次也仅持续了约2分钟左右，飞行距离约35千米，之后导弹失控并坠毁。在进行这些试验飞行时，导弹由其它动力装置发射升空，之后应启动核动力装置。但核动力装置在所有试验中均未启动。因此，报告也未提及对人和周围环境造成污染的问题。

目前，俄罗斯官方公布的“海燕”导弹有关情况极少，根据媒体报道研判，该型导弹系统的组成与性能如下。

系统组成 “海燕”导弹有以下组成部分：导弹的自行式或固定式发射装置；飞行信息准备设备；对飞行任务和目标指示进行修正的远程无线通信设备；情报和目标指示设备；导弹和核能装置的准备与维护设备；弹头与运输工具。

发射装置与地面设备 “海燕”导弹试验时，使用的是机动型靶场发射装置。该型发射装置在9K52“月亮”M导弹系统的发射装置基础上研制，发射集装箱在4K44“堡垒”导弹系统的发射集装箱基础上研制。

导弹 “海燕”导弹与现代陆基和海基巡航导弹的特征类似，区别在于尺寸和组成部分。导弹由以下部分组成：弹体的中间部分，在弹体中部两侧的带有侧进气口和排气管的推进系统，折叠后掠翼和尾翼。

动力装置 “海燕”导弹的动力系统不仅有核能装置，从俄演示的视频中可以看到，导弹发射时产生的标志性烟雾，表明发射时使用的是固体燃料发动机。在将导弹加速到要求的速度时，固体燃料发动机脱落，之后导弹仅依靠核动力装置提供的推力继续飞行。据俄称，小尺寸超大功率的核能装置可以安装在俄罗斯Kh-101或者美国“战斧”这类巡航导弹的壳体内。Kh-101空基巡航导弹长7.45米，弹径0.742米，翼展3米。“战斧”导弹弹长5.56米，弹径0.527米，翼展2.65米。从上述数据可以看出，俄罗斯已经实现了核反应堆的小型化。

俄罗斯此次成功试飞的是核动力巡航导弹的试验样品。俄罗斯一旦着手研制用于实战的核动力巡航导弹，还需要解决以下问题。

首先，需要建立维护“海燕”导弹的专用基础设施。这种基础设施要比现有导弹技术基地更加复杂，因为要维护携载核反应堆的导弹。但这类导弹又未必会小批量生产，不会是仅对几十枚或者几百枚这类导弹的维护，而是要对基础设施做出巨大的投入。

其次，未来“海燕”导弹需要解决部署的问题。“海燕”导弹可从陆基井式或者机动型发射装置上发射，也可能从海基或者空基各种不同类型的运载平台上发射。俄罗斯可以为保障“海燕”导弹运用的隐蔽性研制几种发射平台，相应也要研制若干种改进型“海燕”导弹。

再次，为确保“海燕”导弹的实战运用，有必要创建大面积巡航区域的数字地图，包括等待战斗命令的区域和目标路线的多种方案数字地图，极有可能还会需要构建一个飞行中导弹目标信息接收系统，以保障“海燕”导弹攻击的灵活性和随机改变优先打击目标的顺序。

第四，尤其需要建立“海燕”导弹故障安全降落（坠毁）系统。目前在俄罗斯国防部的核试验靶场进行试验，而一旦进入实际运用阶段，“海燕”导弹是要在核靶场之外飞行的。

第五，“海燕”导弹应该装备电子战设备和突破敌方防空系统的手段。并不是所有的防空边界都可以从外围绕飞。在若干个目标的周围，可能会建有严密的防空区域，“海燕”导弹应该具备突破这种防空区域的能力。常规巡航导弹通常依靠数量来实现对防空系统的突破，但核动力巡航导弹的成本比非核导弹要贵一个数量级。

与常规动力巡航导弹相比，核动力巡航导弹有无可比拟的优势，特别是由于航程远、突防概率高等特点，使其成为俄罗斯应对美国反导系统的有效手段。但核动力巡航导弹并不是完美无缺，也存在着致命的弱点。

主要强点 首先是航程远，空中待机时间长。核动力装置功率巨大，运用核动力装置的巡航导弹，航程可以超过现有巡航导弹的数十倍。俄罗现役的Kh-101巡航导弹的射程超过5 000千米，可以据此推算核动力巡航导弹能飞多远了。同样，也因由核反应堆提供巨大的动力，其在空中的待机时间也相应大幅增加。

由于航程的增加，对核动力巡航导弹发射阵地的部署要求也有所降低。对实施打击的时间没有特别限制时，核动力巡航导弹可以从地球上的任意地点发射，之后向任意方向飞行。