По заказу НПО им. С.А. Лавочкина на АРЗ № 407 ГА с участием ОКБ А.С. Яковлева в 1989 г была создана летающая лаборатория «Фобос» (зав. № 9322028, СССР-87304). Она использовалась для отработки оборудования пилотируемых и беспилотных космических аппаратов, исследования природных ресурсов, визуальной и приборной регистрации аномальных явлений естественного и искусственного происхождения, спектрполяризационной съемки загрязнения атмосферы и многого другого. Самолет использовался как ЛЛ до начала 1990-х гг, после чего был переоборудован в пассажирский и с 1993 г. эксплуатировался сначала в Аэрофлоте, а затем в авиакомпании «Белгород Авиа» (борт RA-87304).
Для летных испытаний различного авиационного оборудования, втч. пилотажно-навигационного, борт СССР- 88238 (зав. № 9640951)переоборудовали в лабораторию Як-40РЭО. Характерный облик этой машине придавал подвешенный под фюзеляжем контейнер длиной 5,63 м для размещения испытуемого оборудования, которое, благодаря специальному поворотному устройству, могло устанавливаться под различными углами по курсу, крену и тангажу. В контейнер могли быть помещены также два аэрофотоаппарата АФА-41. По правому борту самолета находился большой блистер. В салоне располагались штурман и 5 экспериментаторов, в распоряжении которых был комплекс бортовой измерительной аппаратуры и нештатного пилотажно-навигационного оборудования. К 1992 г подфюзеляжный обтекатель и блистер демонтировали, и этот самолет стали использовать для исследований иного рода, о чем можно судить по появившимся на нем блокам отстрела пиропатронов, размещенным под корневыми частями крыла и на нижней стороне откидного входного трапа.
Для испытания целевого электронного оборудования скоростного разведчика Е-155Р конструкции ОКБ А.И. Микояна (будущего МиГ-25Р) использовался летающий стенд, известный под обозначением Як-40-25. При переоборудовании пассажирскому самолету «пересадили» носовую часть от МиГ-25Р, в которой размещалась аппаратура электронной разведки СРС-4А (изделие ЗОА).
По снимкам известны три Як-40 (СССР-87565, -87566 и -98114), представлявшие собой летающие лаборатории неясного назначения. Они практически идентичны по видимым снаружи элементам спецоборудования (датчики и антенны). Первые два позже были возвращены к пассажирской конфигурации. Третий же (вероятно, зав. N2 9631549), по некоторым данным, еще в 2000 г использовался в ЛИИ им. М.М. Громова.
Отдельную группу спецвариантов Як-40 составляют самолеты-калибровщики радиотехнических средств посадки (РТСП). Такие варианты создавались как в СССР/России, так и за рубежом. Их внешним признаком были различные дополнительные антенны. Примером могут служить борта RA-87251 (зав. № 9310826) и RA-88164 (зав. № 9611846), которые до сих пор используюся в новосибирском СибНИА.
