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Der Prototyp der AN-2, wurde vom genialen Konstrukteur Oleg K. Antonov im Auftrag des Ministeriums für Forst- und Landwirtschaft der Sowjetunion als Nachfolgeflugzeug der bis dahin eingesetzten Polikarpow PO-2 entwickelt, und startete am 31. August 1947 zu ihrem Jungfernflug.
Um die gestellten Anforderungen nach Mehrzweckfähigkeit, Robustheit, hoher Zuladung und extrem kurzen Start- und Landestrecken zu erfüllen, konstruierte Antonov in einer Zeit, als Doppeldecker längst nicht mehr gebaut wurden, die AN-2 als Ergebnis umfangreicher wissenschaftlich fundierter Studien. Die Konstruktion war so genial, dass die AN-2 bis 2002 nahezu unverändert in einer Gesamtstückzahl von ca. 18‘000 (!) zunächst in Kiew, später in Lizenz, im polnischen Mielec und in zwei Werken in China, gebaut wurde. Sie gehört damit zu den vier meistgebauten Flugzeugtypen der Welt.
Der Prototyp erfüllte bereits 1947 die heute gültige Standardanforderung an moderne Flugzeuge, d.h. die Minimalgeschwindigkeit soll etwa 1/5 der Maximalgeschwindigkeit betragen. Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Ausführungen entwickelt, neben der am häufigsten gebauten Landwirtschaftsversion (AN-2S) auch Passagier-(AN-2P), Transport- (AN-2T), Krankentransport- und Kombiversionen (AN-2TP), auf Rädern, Schwimmern (AN-2V) und Ski, die sich alle relativ kurzfristig ohne grösseren Aufwand in eine jeweils andere Version umbauen liessen. Auch Spezialversionen für spezielle Aufgaben wie wissenschaftliche, meteorologische Aufgaben (AN-2ZA) und Ausführungen mit Turbinenantrieb (AN-2SKh) und mit Doppelleitwerk (AN-2F) wurden gebaut.
Während der Rumpf in Ganzmetall-Halbschalenbauweise in rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken konstruiert ist, sind die Flächen sowie das Höhen- und Seitenleitwerk stoffbespannt. Die obere Tragfläche hat Vorflügel, die bei einer Geschwindigkeit von ca. 110 km/h oder weniger automatisch ausfahren und für zusätzlichen Auftrieb sorgen. Am äusseren Ende sind Querruder angebracht, die mit Landeklappen über die gesamte Breite der Fläche gekoppelt sind. Die unteren Flächen haben nur Landeklappen. Während die Quer- und Höhenruder vom Piloten- und Copilotensitz über mechanische Stangen und Seile gesteuert werden, fahren die Landeklappen elektrisch über Verstellmotoren aus. Ausserdem sind elektrisch angetriebene Trimmruder über alle drei Achsen installiert.
Das Fahrwerk ist ein starres Dreipunktfahrwerk mit verstrebtem Hauptfahrwerk und Spornrad. Die Federung erfolgt über eine Hydraulikölluftfederung, die Bremsanlage ist druckluftbetrieben. Das Triebwerk besteht aus einem luftgekühlten 9-Zylinder-Sternmotor mit der Bezeichnung Asch-62. Dieses Triebwerk ist eine Weiterentwicklung des von der Sowjetunion vor dem Ausbruch des 2. Weltkrieges erworbenen Lizenzrechtes an dem vielfach gebauten berühmten amerikanischen Triebwerk Typ Wright Cyclone R 1820, welches u.a. auch in der DC-3 eingebaut war. Es leistet 746 KW (1‘000 PS) und hat einen Hubraum von 29,87 Liter. Es kann auch problemlos von einer Person ohne elektrische Stromquelle über eine Handkurbel gestartet werden.
Der Propeller vom Typ AW-2 ist ein verstellbarer Ganzmetallpropeller (constant speed prop) mit einem Durchmesser von 3,60 m. Die elektrische Versorgung erfolgt über einen Generator, der 27 Volt Wechselstrom erzeugt. Darüber hinaus erzeugen zwei Umformersysteme 36 bzw. 110 Volt Gleichstrom zur Versorgung u.a. des Navigationssystems und des Radarhöhenmessers.