В июле 1967 г. модернизированный Як-28П с удлиненной носовой частью и четырьмя пилонами представили на обозрение на авиационной выставке в Домодедово. На пояснительной табличке было указано, что самолет предназначен не только для перехвата, но может использоваться для нанесения ударов по наземным целям.
Первый опытный перехватчик Як-28П после завершения первого полета
Опытный перехватчик Я к-28 П с двигателями Р-11АФ-300
Опытный перехватчик Як-28П с двигателями Р-11АФ2-300
Модернизированный Як-28П с новым носовым обтекателем и клиновидным козырьком фонаря кабины летчика
Однако это не отвечало реальным боевым возможностям самолета. На нем отсутствовало специальное оборудование для таких действий, да и летчики ПВО практически никогда не отрабатывали бомбометание. На том же воздушном празднике впервые в полете были публично продемонстрированы и серийные Як-28П.
Кроме улучшения летно-тактических характеристик, ОКБ-115 вместе со смежными организациями работало над совершенствованием бортовой аппаратуры перехватчика. Так, с 15 по 26 августа 1967 г. проводились испытания Як-28П №0415303, оборудованного блоком креновых поправок БКП-1 в радиокомпасе АРК-10. Такие работы, в т.ч. установка специального автопилота и ряд других технических решений, способствовали существенному повышению надежности и безопасности полетов, уменьшению нагрузки на экипаж.
Для исследования возможности резкого повышения скоростных и высотных характеристик Як-28П один из перехватчиков был оборудован ракетным ускорителем в хвостовой части фюзеляжа. Самолет, получивший обозначение Як-28УРП, использовался лишь для экспериментов.
Из-за опасности возникновения флаттера на высотах свыше 7000 м Як-28П имел значительные ограничения по скорости. Ниже 7000 м ограничения вводились из-за реверса элеронов. Устранить этот недостаток попытались оригинальным способом - установкой небольших выносных элеронов треугольной формы на обтекателях крыльевых опор шасси. Для экспериментов был использован первый опытный перехватчик с удлиненной носовой частью, который испытывался в 1966 г. Эксперимент оказался удачным, однако серийные самолеты дорабатывать не стали в связи с прекращением их производства.
Модернизированный Як-28П с размещением ракет Р-3 между фюзеляжем и мотогондолами
Серийный модернизированный Як-28П с ракетами К-98 и Р-3
Несколько Як-28П использовалось в качестве летающих лабораторий
По воспоминаниям Героя Советского Союза В.В.Мигунова, в 1970 г. он принимал участие в проводившихся в ГК НИИ ВВС испытаниях по расширению возможностей боевого применения Як-28П. Самолет был вооружен ракетами средней дальности Р-40 и ракетами для ближнего боя Р-60. Их пуски отрабатывались по самолетам-мишеням Ил-28, МиГ-17, Ла-17 и парашютным мишеням на средних и больших высотах как в заднюю, так и в переднюю полусферы. Испытания прошли успешно. Каких-либо сведений о существовании серийного варианта перехватчика с та-ким вооружением пока не обнаружено.
Опытный истребитель-перехватчик Як-28-64
В 1963 г. прошел госиспытания перехватчик Т-58Д (Су-15), который оснащался практически одинаковыми с Як-28П двигателями и РЛС. Сравнение их ЛТХ показывало преимущество по многим параметрам детища ОКБ П.О.Сухого. Запускать в серийное производство новую машину собирались на авиазаводе в Новосибирске. Встревоженный возникшей конкуренцией А.С.Яковлев распорядился изучить конструкцию суховской машины и попытаться внедрить все положительное на Яке, особенно то, что могло дать прирост скорости и высотности.
Работы начались в 1964 г., и проекту дали условное обозначение Як-28-64. Для уменьшения аэродинамического сопротивления два двигателя Р-11Ф2-300 разместили в фюзеляже, организовав воздухозаборники по бортам. В ОКБ-115 отсутствовал опыт проектирования самолетов с такими воздухозаборниками, и заместитель Генерального конструктора С.А.Яковлев специально был командирован на новосибирский авиазавод для изучения документации Су-15. Крыло Яка освободили от двигательных гондол, размах каждой консоли уменьшили, но размах крыла в целом, благодаря более широкому фюзеляжу, сохранился. Элероны сместили ближе к фюзеляжу в надежде немного увеличить скорость полета у земли, ранее ограниченную эффектом реверса элеронов. Под каждой консолью разместили по два пилона: ближние к фюзеляжу - для ракет Р-8М-1, дальние - для перспективных ракет ближнего боя. Под рулем направления разместили контейнер тормозных парашютов. Для повышения путевой устойчивости в задней части фюзеляжа установили два гребня. В центральной части фюзеляжа под воздухозаборниками предусмотрели держатели для двух ПТБ, что позволяло увеличить продолжительность полета. Носовая часть фюзеляжа, кабина, шасси, оперение и система управления остались прежними.
После завершения постройки машину с отстыкованными крыльями подготовили для перевозки на летную станцию в Жуковский, установив фюзеляж на ложное шасси. В процессе перевозки одна из опор оторвалась, и самолет упал набок в канаву. Суеверные сотрудники ОКБ сочли это плохим предзнаменованием. Испытания подтвердили их пессимизм. Уродливый, неуклюжий самолет не смог превзойти по летным характеристикам не только суховского конкурента, но и своего предшественника. Низкие летные качества машины выявились уже в первых полетах - даже реверс элеронов не удалось отодвинуть в сторону больших скоростей. Испытания пришлось прекратить.