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二十世纪三十年代，前苏联航空工业迎来了大发展，诞生了众多飞机设计机构，它们研制出了众多型号的各型军民用飞机。1937年底，民用航空科学研究院推出了STAL-7型客机，这种机型因为较高的载重量而表现抢眼。当时的空军很中意这种飞机，指示叶尔莫拉耶夫设计局以STAL-7客机为基础，研制一种型号为DB-240的螺旋桨轰炸机。
1940年5月14日，DB-240原型机首飞成功。1941年5月，新型轰炸机被批准在沃罗涅日飞机工厂正式投产，按照前苏联飞机命名惯例，取叶尔莫拉耶夫设计局的名字，授予新机型以叶-2的编号。 叶-2轰炸机采用先进的全金属双垂尾倒鸥翼气动布局，设计载弹高达5吨，在当时叶-2原本是要装配性能不错的M-106液冷发动机，但是这款发动研制不太顺利，进度滞后。不得已的情况下，叶-2只能安装上仅适合地空工作的M-105型12缸V型发动机，正是由于这意料之外的修改，使叶-2轰炸机的高度和速度等作战指标都大幅降低。
1941年8月，刚装备部队不久的叶-2轰炸机，就参加了战斗。8月10日，3架叶-2中型轰炸机和14架佩-8重型轰炸机在列宁格勒上空集结，然后飞往德国首都柏林执行轰炸任务。经过1000多公里的飞行，以及沿途德军地面炮火的拦截，最终3架叶-2和11架佩-8到达柏林上空投下了炸弹，德军密集的防空炮火击落了1架叶-2。返航途中苏军机群又遭到了德军拦截，回到基地时还剩2架叶-2和5架佩-8，这次行动是叶-2轰炸机的首次亮相。
此后装备叶-2轰炸机的航空兵执行了大量昼间和夜间任务，该机挂载的重磅炸弹成功轰炸了波洛茨克、奥尔沙、维杰普斯克、明斯克、诺夫哥罗德和斯摩棱斯克等地。 配备M-105型发动机的叶-2轰炸机直到1942年9月停产，共生产了71架。后来叶-2又换装了几种发动机，都不太理想。无奈之下，作为设计方的叶尔莫拉耶夫设计局又为叶-2选装了1500马力的查罗姆斯基M-30B型柴油发动机，并且换装了更大直径的螺旋桨。前苏联军方批准了这项改进，并于1943年底在伊尔库茨克39号飞机工厂开始量产这种换发动机的新型叶-2。
更换了发动机后新型叶-2不仅增加了油箱容量，机身外形、方向舵等也进行了改进，自卫火力也得到了加强，最大载弹量也达到了设计的5吨。1944年共生产了101架叶-2，1945年制造了140架。新型叶-2轰炸机于1944年2月投入战场使用，在1944年11月，叶-2轰炸机携带的重磅炸弹在苏军攻克柯尼斯堡要塞时起到了很大作用。 叶-2轰炸机基本参数：机员4人，机长16.42米，翼展23米，高4.82米；实用升限7200米，最高时速418公里，爬升率4.5米/秒，起飞滑跑距离925米；飞机空重10455公斤，短航程最大载弹量5吨，载弹量减少的情况下最大航程4100公里；早期自卫武器为7.62毫米施卡斯机枪3挺，后期更换了12.7毫米的米别列津USB机枪2挺、20毫米施瓦克机炮1门。
实战中更换柴油发动机的叶-2，视野开阔，座舱舒适，拥有巨大的载弹量，并且柴油发动机被击中后很难起火燃烧，生存能力强，这些优点很受飞行员青睐。该机缺点是速度、爬升率较慢，1946年，叶-2轰炸机退役。
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