为了能够顺利完成此项重大任务，空军部事先对负责运弹的三架飞机在天狼型战略轰炸机的基础上进行了改造，改造后的战机采用了同温层高州级飞行，拥有完善的增压舱和生命维护系统，总重为大型轰炸机的两倍，是一个令人生畏的庞然大物。
与此同时，天狼轰炸机机组人员的训练也在紧张进行。这项特别机组训练计划由空军部特派上校张自忠全权指挥，张自忠曾在欧洲和亚洲多个空军基地担任飞行员指挥官，具有丰富的飞行经验，并且直接参与了新型天狼战机的试飞工作。由于“斩首计划”的高度机密性，直到现在除了张自忠之外，其余机组人员还不知道他们即将执行的任务。
考虑到飞机的航程，这次执行任务时必须保证一次成功，因为中途没有可以降落的机场，天狼战机的油箱即使做了加大处理，但是所携带的燃油也只能保证他们一去一回，只要中途出现迂回，则很有可能半路上就掉进海里。
第二天，军事统帅部的来电中，又提供了两个备选城市，一个是科隆，一个是不来梅。这是因为科隆是德国西部莱茵河畔名城和重工业城市，人口仅次于柏林、汉堡和慕尼黑。不来梅则是德国最重要的港口和贸易城市之一，而且集中着几座世界一流的造船厂。在来电中，军部郑重命令，1906年4月4日对德国进行核爆攻击！
接到任务后，萨镇冰派出了三架蓝鸟型侦察机在轰炸之前先行起飞，侦察了作为主要目标和备选目标的三个城市的气象情况。一个小时之后，张自忠亲自驾驶着1号战机，带领着2号和3号战机，携带者三枚雷字级核弹还有六架蓝翔型护航战斗机从秋字号航空母舰起飞，向着德国方向飞去，此时正是早上的9点35分，天空中云层稀薄，能见度极佳。
在飞往德国的途中，张自忠收到了先行起飞的侦察机发来的无线电，报告慕尼黑上空晴朗，适合目视轰炸，海军武器专家刘俊上尉随即将钻入炸弹舱进行原子弹的最后装配工作，二十分钟后装配完毕，原子弹处于待发状态。之所以这样做是出于安全考虑，如果在地面就将原子弹装配好，起飞时发生事故将会摧毁整个亚历山大海港。