Самолет облегчили, демонтировав второе рабочее место (фонарь остался прежний), часть оборудования и тормозной парашют. Две пушки HP-30 были сохранены. В хвостовой части фюзеляжа установили дополнительный ЖРД типа С-155 - такой же, как и на Е-50, но с измененной конструкцией воздушной системы и магистралей подачи компонентов топлива. Такое размещение ЖРД было более удачным, чем на микояновской машине, где дополнительный двигатель находился в основании киля. Як-27В обладал и значительно большим объемом топливных баков: фюзеляжные баки вмещали 1460 кг керосина для ТРД и 3085 кг горючего для ЖРД, состоявшего из трех компонентов.

16 ноября 1956 годо лётчик-испытатель ОКБ Г.А.Тиняков пыполнил на Як-27В (встречается обозначение Як-27РС), первый контрольный" полет без включения ЖРД. Ведущим инженером по испытаниям был В.А.Забора. Однако завершить заводские летные испытания машины с ЖРД не удалось из-за катастрофы 4 декабря 1956 г. В тот день, как следует из документов ГКАТ, летчику-испытателю Г.А.Тинякову предстоял полет с целью установить мировой рекорд высоты. До этого летчик выполнил 33 полета на истребителе Як-27, из них три - на Як-27В с запуском ЖРД.

Сразу после взлета самолет без выдерживания перешел в набор высоты с прогрессивно нараставшим углом тангажа. На высоте около 15 м летчик включил форсаж, но, набрав лишь 50 м, "як" сорвался в штопор и при ударе о землю взорвался. Наиболее вероятной причиной катастрофы посчитали отрыв от бетонки на меньшей скорости, чем положено. Но, как рассказал сотрудник ОКБ им. А.С.Яковлева Я.М.Галинский, причиной трагедии стал стабилизатор, установленный на угол, отличавшийся от взлетного.

Забегая вперед, отмечу, что спустя год при аналогичных обстоятельствах разбился еще один Як-27. Сразу же после отрыва от ВПП самолет задрал нос, потерял скорость и рухнул с высоты 80 - 100 м, унеся жизни летчика-испытателя ЛИИ АН.Алферова и командира полка подполковника В.С.Царева. "

Второй этап испытаний начался 26 апреля и продолжался по 3 июня 1958 г. Первый полет второго Як-27В, пилотируемого В.Г. Мухиным, состоялся в мае 1957 года, а первый полет с включением ЖРД - 15 мая. Как и прежде, ведущим инженером по испытаниям был В.А.Забора.

В ходе летных испытаний была достигнута максимальная скорость 1900 км/ч. Динамический потолок составил 23 500 м, при расчетном - 24 000 м. В то же время специалисты считали, что это не предел и потолок можно поднять до 26 000 м. Полет для достижения максимальной высоты выполнялся следующим образом. Набор высоты до 9000 м производился на максимальном режиме работы двигателей, затем включался форсаж и самолет поднимался примерно на 14 000 м На этой высоте он разгонялся до скорости 940 - 960 км/ч по прибору и запускался ЖРД с последующим переходом в набор высоты. Поскольку ЖРД имел два режима работы, то при минимальной тяге запаса топлива хватало на 264 секунды, а при максимальной - на 160.

В 1957 году на саратовском заводе номер 292 началось серийное производство еще не прошедшего государственные испытания перехватчика. Но в следующем году по распоряжению правительства все работы по пушечному варианту Як-27 прекратили, что вызвало у Яковлева протест. Александр Сергеевич считал, что пушечный истребитель должен прийти на смену Як-25. В начале 1959 года по предложению председателя ГКАТ П.В.Дементьева также прекратили работы по Як-27Е и по самолетам СМ-50 и Е-50 ОКБ А.И. Микояна с комбинированной силовой установкой.