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伊萨耶夫出生于1918年10月24日。在他大学毕业实习期间，就主动地投入工作。在一次偶然机会，伊萨耶夫遇到了著名的航空设计师维克多·博尔霍维季诺夫，并被推荐到他的设计局工作。伊萨耶夫在设计局期间，参加6—A远程轰炸机和高速轰炸机的设计以及“H”型实验飞机的设计制造。他在设计中首次提出的飞行员弹射椅等构想，后来得到了普遍推广。
后来，伊萨耶夫参加制造当时惟一的SH—1型喷气式歼击机的工作。这一机型的设计在卫国战争开始第一天被正式批准。40天后就推出了样机，并在机场进行了没有发动机的滑翔试验。1942年5月，第一架BH—1型歼击机飞上蓝天，成为轰动一时的事件。
伊萨耶夫从1944年开始担任试验设计局的总设计师。他经常在复杂的情况下作出正确的决策，奉现出惊人的才华，同时还具有为实现自己理想不断奋斗的顽强精神。伊萨耶夫在设计局的最初成就之一，是研制出了P—1火箭发动机。他根据大量的数据，超越了过去的模式，体现出技术上的独创性，例如他创造了新的启动系统，大大提高了发动机的可靠性。他成功地解决许多技术难题，如依靠闭锁式喷射器，使发动机停转后火苗立即被切断，燃烧室内不再留下具有爆炸危险的硝酸和煤油的混合物。
战后，伊萨耶夫对德国的V—2火箭作了深入了解，认为当时苏联的火箭设计远优于德国的类似系统。他写道：“我们试验设计局的设计师们看了德国火箭技术的模式，我们不走仿照这些模式的路子。那是些沉重的设备，庞大的涡轮机组我们不喜欢这些战利品。”他在火箭发动机的设计和制造中提出了许多后来得到普遍推广的卓越思想。1946年，他最先采用单组喷射器棋盘状排列的平面喷嘴，使得燃料能充分燃烧。1950年，根据伊萨耶夫的建议，在液体火箭发动机的气缸盖上采用了抗冲击隔板，这样在多数情况下消除了燃烧室内的高频压力变化。1950年至1952年，在伊萨耶夫的领导下，制成了利用有大量剩余燃料或氧化剂的二元火箭燃料的气体发生器。1957年，伊萨耶夫采用了不可拆卸式发动机部件组合，制成了完全焊接式液体火箭发动机。
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