Испытания второго опытного экземпляра (борт «25»), построенного к 15 октября 1970 г.. проходили сначала на стенде сил и моментов, служившем для снятия характеристик струйного управления, исследования явлений рециркуляции и подсоса выхлопных газов, имеющих место на высотах менее 2 м. Замеры показали, что неблагоприятная газодинамическая картина вызывает потери тяги порядка 800 кгс. Для уменьшения рециркуляции на фюзеляже были установлены газоотводищие направляющие ребра, а сопло переднего подъемного двигателя повернуто на 15° против направления полета В первых вертикальных подлетах вблизи земли появились колебания самолета, особенно по крену, ставшие причиной нескольких поломок Яка. После тщательного анализа специалисты ОКБ, ЛИИ и ЦАГИ пришли к выводу о необходимости повысить эффективность струйного управления в поперечном канале. Пришлось увеличить отбор воздуха от двигателя и изменить направление струйных рулей на концах крыла (вверх и вниз на каждой консоли) В результате доработок эффективность рулей возросла вдвое К тому же. в продольном канале управления стали использовать разность тяг ПД и ПМД 24 ноября 1970 г на самолете №02 Мухин выполнил скоростную рулежку, а через три дня – подлет по-самолетному (с разбегом).

2 декабря 1970 г после методического совета МАП, давшего разрешение на первый вылет. Мухин по-самолегному поднял в воздух второй экземпляр Як-36М Сопровождавший его МиГ-21 пилотировал летчик-испытатель ЛИИ Л.Д Рыбикое. Полет прошел гладко, В соответствии с рекомендацией метод- совета Мухин на пробеге для уменьшения скорости повернул сопло ПМД в вертикальное положение, т к тормозной парашют на самолете отсутствовал.