Окрыленный успешным запуском в серию перехватчика Як-25 и ясно сознавая, что построенные и испытанные Як-125Б и Як-25Р уже не соответствуют возросшим требованиям, Яковлев принял решение использовать имеющийся конструкторский задел и создать более скоростные машины на базе новых форсажных двигателей. Начиная с 1954 г., его ОКБ в инициативном порядке приступило к проектированию сверхзвуковых двухместных двухдвигательных самолетов по трем направлениям: фронтовой бомбардировщик, перехватчик и фронтовой разведчик. Самолеты должны были оснащаться двумя перспективными форсажными двигателями AM-11 конструкции ОКБ А.А.Микулина. Предполагалось, что они на максимальном режиме будут развивать тягу по 4000 кгс, а на форсаже — по 5000 кгс. Однако доводка AM-11 затягивалась, а несколько имеющихся образцов предназначались прежде всего для прототипов легкого фронтового истребителя ОКБ-155 Микояна. Поэтому Постановлением Совмина и приказом МАП Яковлева перенацелили на создание новых сверхзвуковых самолетов с форсированными модификациями более отработанных двигателей РД-9.
Итак, параллельно с Як-123 и Як-121 в ОКБ Яковлева разрабатывался фронтовой разведчик с двумя двигателями РД-9Ф, получивший предварительное обозначение Як-122. Эту машину требовалось предъявить на госиспытания во II квартале 1956 г. ЛТХ разведчика практически не должны были отличаться от характеристик бомбардировщика. Он строился на базе Як-25Р войсковой серии и имел такую же компоновочную схему. В связи с задержкой поставки двигателей РД-9Ф на самолете установили РД-9АК. Вооружение состояло из одной пушки HP-23 с боезапасом 50 снарядов. В отличие от бомбардировщика, нижнюю часть остекления кабины штурмана выполнили не в виде плоского эллиптического окна, а из двух трапециевидных гнутых окон. Самолет мог оснащаться двумя аэрофотоаппаратами АФА-33/50 или АФА-33/75, или АФА-33/100 в АКАФУ, одним АФА-33/50 или АФА-33/75 для перспективной съемки и одним АФА-33/50 — для плановой. Опытный Як-122 стал первым советским сверхзвуковым разведчиком. Других экземпляров машины не строили, т.к. было ясно, что после доводки перехватчика и бомбардировщика можно путем модификации этих самолетов создать в кратчайшие сроки и фронтовой разведчик, соответствующий требованиям ВВС.
И все же работу над Як-122 продолжали. В 1958 г. на его базе построили первый прототип разведчика, получившего обозначение Як-27Р. Для улучшения обзора из кабины штурмана носовой конус полностью застеклили по аналогии с доработанным Як-26-1, но в отличие от последнего нижнюю часть остекления выполнили выпуклой. Самолет оснастили модифицированным, отработанным на Як-26-1 и Як-27/27К крылом, переставным стабилизатором и двигателями РД-9Ф.
Второй летный экземпляр Як-27Р несколько отличался от первого. В частности, самолет получил усовершенствованное крыло, на котором изменили профилировку, оставили только внутренние аэродинамические гребни, увеличив их высоту. Размах крыла возрос за счет применения законцовок, вынесенных за балансиры-обтекатели крыльевых опор. Изменился и переплет остекления кабины штурмана. На госиспытаниях разведчик при взлетной массе 12500 кг достиг максимальной скорости 1285 км/ч. После их завершения самолет решили строить серийно. Таким образом, Як-27Р стал единственным из всей ветви «двадцать седьмых», который удалось довести до крупносерийного производства.
По конструкции серийные самолеты, в основном, были аналогичны второму летному прототипу. По сравнению с Як-25Р и Як-122 новый разведчик оснащался более современным фотооборудованием, позволявшим днем при хорошей видимости вести фотосъемку объектов и местности на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Установленный неподвижно в фюзеляже АФА-41/10 предназначался для мелкомасштабной непрерывной (одиночными кадрами) съемки незамаскированных объектов с высоты 300-400 м. Им же с высот от 1000 до 16000 м делались снимки для привязки к съемке, произведенной плановыми фотоаппаратами АФА-42/75 или АФА-42/100, установленными на АКАФУ АКАФУ-33М. Самолет оснащался и перспективным фотоаппаратом, в качестве которого использовался АФА-42/75. Снимать можно было и на маневре в диапазоне высот 2000-14000 м. при перегрузке до 3 ед. Для прицельной фотосъемки, а также для визуальной разведки и определения путевой скорости на высотах более 1000 м в кабине штурмана устанавливался прицел ПВ-2Р. В ходе серийного производства состав фотоаппаратуры менялся. Так, АФА-42/100 устанавливались на машинах с нечетными заводскими номерами, а АФА-42/75 — с четными, причем до 12-й серии вместо этого аппарата ставили АФА-37. На серийных разведчиках устанавливались пушка HP-23 с боезапасом 50 снарядов и коллиматорный прицел ПКИ.
В силовую установку серийных Як-27Р входили два РД-9Ф 1-й серии, а начиная с самолета №1010 — 2-й серии с более надежным запуском на высотах более 5500 м, но и с большим расходом топлива, которое размещалось в пяти фюзеляжных мягких баках общей емкостью 4640 л (по некоторым документам — 4665 л). При этом дальность полета достигала 1770 км на высоте 10000 м и 1870 км на высоте 12000 м. Летом 1962 г. в ГК НИИ ВВС специальные летные испытания прошел серийный Як-27Р №0710, доработанный для установки двух ПТБ на 1050 л каждый. Они крепились с помощью бомбовых замков БДЗ-56Е к специальным балкам у переднего лонжерона и непосредственно прилегали к крылу для уменьшения аэродинамического сопротивления. Установка ПТБ была внедрена на Як-27Р с 14-й серии. Их применение позволило увеличить дальность разведчика до 2380 км (со сбросом баков после выработки горючего). При этом взлетная масса самолета возросла до 13633 кг, максимальная скорость была ограничена М=0,9, практический потолок снизился с 16550 м до 13450 м. После установки РД-9Ф 2-й серии и доработок крыла для подвески баков дальность разведчика без ПТБ снизилась до 1590 км.
Один из серийных Як-27Р использовали в качестве летающей лаборатории для испытания колесно-лыжного шасси. При этом лыжи устанавливались только на задней основной опоре и при уборке шасси оставались снаружи. Передняя опора состояла из усиленной стойки с двумя колесами типа К-262 (600х125 мм). Исследовалась проходимость самолета по снегу, а также взлетно-посадочные характеристики. Испытания начались осенью 1963 г. и закончились весной 1964 г. Их проводили летчики-испытатели Б.В. Половников, В.Н.Крыжановский, О.В.Дружинин и А.Н.Преснов.
В общей сложности было построено 180 экземпляров Як-27Р. Первая публичная демонстрация самолета состоялась на авиационном параде в Тушино в 1961 г.
Своим появлением в полках фронтовой разведывательной авиации Як-27Р обязан стремлению руководства ВВС побыстрее получить более скоростной самолет, нежели имевшийся Ил-28Р. Определенную роль сыграла и пробивная сила ОКБ А.С.Яковлева. Первыми испытали на себе поспешность такого решения экипажи 193-го отдельного гвардейского разведывательного полка (ОГРАП), расположенного в Укурее (ЗабВО), а также их коллеги из 98-го ОРАП (Шаталово, МВО). Кроме этих частей, по всей видимости, Як-27Р получили еще только три полка: 164-й ОГРАП, дислоцированный в польском городе Бжег (северная группа войск); 48-й Нижнеднепровский, ордена Суворова Ш-й степени ОГРАП, базировавшийся в Коломые (ПрикВО) и полк, находившийся в Вернойхене (СГВГ).
Как правило, при переучивании полка несколько экипажей убывали на заводы в Саратов и Уфу, где изучали самолет и двигатель. Новый разведчик значительно отличался от привычного Ил-28Р, а так как спарка отсутствовала, то в полки передали по несколько Як-25, на которых летчики осваивали прежде всего взлет-посадку.
Период перехода на новый тип длился довольно долго — в каждой части он занял более года. В Коломые при этом потеряли один экипаж: во время тренировочного полета на Як-25М разбились к-ны Е.Г.Гардашников и В.И.Канышев. Причиной катастрофы стал отказ гидроусилителя руля высоты.
Новые самолеты обладали неплохой маневренностью и взлетно-посадочными характеристиками, были удобны в наземном обслуживании, но в целом не вызывали восторга. Они выглядели весьма «сырыми», имели много ограничений и преподносили немало неприятных сюрпризов. Недостатки машины особенно замечались на фоне надежного и неприхотливого Ил-28. Неприятностей можно было ожидать уже при рулении, когда низкорасположенные двигатели начинали засасывать посторонние предметы. Еще как-то терпимый на Як-25, этот изъян для фронтового разведчика мог стать роковым — случись что, и работа с полевых площадок оказалась бы для них невозможной. На Як-27Р отмечались случаи невыпуска передней опоры шасси. И хотя посадка на одну основную опору была возможна, находившемуся в передней кабине штурману приходилось катапультироваться.
Главным преимуществом нового разведчика перед ильюшинским ветераном считалась сверхзвуковая скорость. Однако в полках такие полеты не входили в обязательную подготовку экипажей, выполнялись лишь отдельными наиболее опытными летчиками и носили скорее экспериментальный характер. Як-27 обладал большей крейсерской скоростью и потолком, чем Ил-28, но на европейском ТВД эти характеристики не могли принести ему решающих преимуществ. В те годы уже было признано, что, прижимаясь к земле, самолет имеет больше шансов преодолеть систему ПВО, а на таких режимах преимущества Яка таяли. По дальности полета Ил-28 превосходил своего младшего коллегу почти на 1000 км. Наконец, самое главное — возможности аппаратуры, которой оснащались машины, ведь вести разведку можно и не залетая в чужое воздушное пространство. И здесь Як-27Р не было особенно чем похвастаться: он оснащался только фотоаппаратами и, следовательно, мог использоваться только для одного вида разведки.
Его АФА были более современными и удобными в обслуживании, позволяли снимать с высоты более 16000 м и на сверхзвуковой скорости, но на малых и средних высотах обладали близкими характеристиками с аппаратурой Ил-28. Более того, «двадцать «седьмой» в отличие от предшественника не мог работать ночью, т.к. ни специальные АФА, ни осветительные бомбы в его арсенал не входили. Таким образом, Як-27Р сложно считать полноценным разведчиком нового поколения. С этой точки зрения целесообразным выглядело бы сохранение парка Ил-28Р, у которых еще оставались большие резервы для модернизации. Судьба их английских ровесников «Канбер», служащих и поныне, — тому лишнее подтверждение.
Конструктивные недостатки Як-27Р, усугубляемые производственными дефектами, становились причинами летных происшествий и, понятное дело, не добавляли популярности машине. В 48-м ОГРАП первый самолет этого типа потеряли 1 августа 1961 г. На Яке, управляемом ст. лейтенантами А.Б.Гнилицким и А.Б.Белянкиным, не выключился форсаж на одном из двигателей, справиться с возникшим разворачивающим моментом летчик не смог, и экипаж принял решение катапультироваться. Штурману Белянкину это удалось, а пилот по невыясненным причинам остался в кабине и погиб. До 1965 г. в Коломые произошло еще не менее трех катастроф. В 1972 г. на Як-27 разбились командир части п-к Н.Н.Жиголкович вместе со штурманом полка. Причиной трагедии стала грубая ошибка пилота. В 164-м ОГРАП произошла катастрофа, которая по своим обстоятельствам выделяется из общего ряда летных происшествий. При выполнении полета в районе польского города Радемска Як-27Р разрушился на высоте 10000 м. Из-за повреждения кабины штурман погиб в воздухе. Летчику тоже досталось, но повезло гораздо больше. Без сознания он был выброшен вместе с креслом набегающим потоком из разваливавшегося самолета, после чего средства спасения сработали автоматически, и пилот все еще без сознания благополучно приземлился на берег озера. При расследовании инцидента выдвигалось много версий, в том числе и взрыв кислородных баллонов, но все они были отклонены. Истинные причины стали выясняться после обнаружения на обломках левой консоли крыла следов голубой краски. Исследование этих фрагментов в ГосНИИ ЭРАТ ВВС в подмосковных Люберцах показали, что такая краска в СССР не выпускается, после чего появилась версия о столкновении самолета в воздухе с посторонним предметом. Проведя дополнительное обследование места падения Як-27, а его обломки оказались разбросанными в радиусе 5 км, удалось найти куски контейнера иностранного высотного зонда, окрашенные в голубой цвет. Эта находка и позволила поставить точку в расследовании.
Полки, вооруженные Як-27Р, приняли участие в нескольких широкомасштабных учениях. Так, 48-й ОГРАП уже в 1961 г. привлекался к опытно-тактическим учениям войск ПрикВО и оперативно-стратегическим учениям ПВО и ВВС. В 1966-67 гг. 48-й и 164-й полки задействовались в маневрах, проводимых Минобороны СССР: «Влтава» (на территории ЧССР), «Северский Донец» и «Днепр». В их ходе, помимо отработки задач, связанных со своим основным назначением, разведчики отрабатывали перелеты на базы полков, вооруженных однотипными самолетами. Остались в биографии Як-27Р и события, которые вполне можно считать их боевым применением. В 1968 г. полки, расположенные на западе, «отметились» при вводе советских войск в Чехословакию (учения «Дунай»). Экипажам 193-го ОГРАП пришлось немало поработать на советско-китайской границе.
Як-27Р прослужили в строевых частях более 10 лет, являясь по сути переходной машиной к более совершенному Як-28Р. (Как правило, эти самолеты долгое время эксплуатировались в одних и тех же полках параллельно.) В первой половине 70-х гг. «двадцать восьмые» и МиГ-25Р/РБ окончательно вытеснили Як-27Р. Самолеты попали в коллекции и монинского музея, и музея на Ходынке. Более десяти машин в различной степени сохранности остались на территории Германии, из них одна стала экспонатом музея на аэродроме в Дессау, а две застыли на постаментах в Вернойхене и Рангсдорфе.
Кодовое обозначение НАТО — Mangrove (Мангровое дерево).
