Самолет в таком виде не мог служить образцом для серийного производства. Тем не менее, специалисты НИИ ВВС приняли Як-27Р для специальных испытаний фотооборудования, начатых 21 сентября 1957 г.

В ходе испытаний на первой машине 23 сентября летчик-испытатель B.C. Серегин (штурман Л.М. Богачев) при наборе высоты допустил ошибку, превысив максимально допустимую вертикальную скорость, и подошел близко к установленному ограничению приборной скорости 900 км/ч. На скорости 880 км/ч началась валежка. При парировании крена летчик не наблюдал за скоростью. Это привело к дальнейшему ее увеличению, и при 940 км/ч дал знать о себе реверс элеронов.

Борьба с креном сопровождалась продольной раскачкой машины, при которой была превышена десятикратная перегрузка, что привело к деформации элементов конструкции планера.

Узнав об этом инциденте, у меня невольно возник вопрос: Повторялись ли в биографии Серегина ситуации, вызванные его невнимательностью и нет ли здесь связи с его гибелью вместе с Ю.А. Гагариным на самолете УТИМиГ-15? Впрочем, это не версия, а лишь постановка задачи для исследователей.

Государственные испытания Як-27Р прекратили, выполнив четыре полета. Но этого оказалось достаточно, чтобы выявить пониженную резкость изображения при съемке неподвижным АФА-34/ОК, а при качании АКАФУ и вовсе было плохой. В итоге, ЦАГИ и ОКБ-115 в ноябре 1957 года решили первый опытный Як-27Р после замены крыла использовать только гая испытания фотооборудования, ограничив эксплуатационную перегрузку пятикратным значением, вместо ранее установленной шестикратной.

На втором самолете (эталоне завода №115) № 02 доработали межлонжеронную часть крыла, заменив между корневой и 21-й нервюрами дюралевую обшивку на стальную из 4-миллиметрового листа. Установили также жесткие законцовки, увеличившие размах крыла на 0,7 м, и более тяжелые противофлаттерные грузы.