Родоначальником санитарных модификаций самолета У-2 стал С-1 М-11, разработка которого началась в 1932 г. Он предназначался для перевозки одного больного или раненного на носилках с сопровождающим его медработником. Носилки устанавливались на фюзеляже на четырех опорных точках с ремешками для фиксации. Медработник сидел непосредственно за летчиком лицом к хвосту самолета, в полуметровом промежутке между задней стенкой кабины летчика и носилками. Гаргрот был переделан и служил крышкой, открывавшейся с левого борта. Начало постройки У-2 в санитарном варианте относится к 1932 г., когда по предложению военврача Антонина Францевича Лингарта был спроектирован и вскоре выпущен первый такой самолет, переделанный из СП. В этом же году Начальник НИИ ВВС обратился к Начальнику Управления ВВС Я. И. Алкснису с предложением о введении на вооружение легкого санитарного самолета С-1 М-11. В серии он начал выпускаться в 1934 г. До 1937 г. было выпущено 99 самолетов С-1 (другое встречавшееся название — СС), применявшихся потом ряд лет в санитарной авиации ГВФ, ставшей полноправной службой среди других видов гражданской авиации. С-1 использовались для оказания скорой медицинской помощи и помощи в удаленных населенных пунктах, не обеспеченных хорошей дорожной сетью. В Красной Армии он составил основу зарождающейся санитарной авиации. Создавались специальные подразделения этой службы.
В 1940 г. на смену С-1 пришли более совершенные санитарные самолеты С-2. От С-1 он отличался лучшей формой гаргрота при той же полной нагрузке в 340 кг (один человек на носилках). Самолет оснащался мотором М-11Д мощностью в 115 л. с. Всего до войны было построено 370 экземпляров С-2 М-11 Д. В серийном производстве машина несколько изменялась, в основном — в сторону увеличения объема под носилки.
Во время советско-финского конфликта 1939–1940 гг. по предложению техника Филатова на фюзеляже У-2 с мотором М-11Д была установлена фанерная кабина-коробка на двух лежачих раненых, разделенная продольной перегородкой по оси самолета, с откидными крышками гаргрота. Оказалось, что с тем же успехом можно возить двух раненых вместо одного. У-2 вполне допускал это, центровка не становилась опасной. В официальных документах самолет получил название С-3 (иногда он назывался СКФ — санитарная кабина Филатова). Таких кабин было построено и смонтировано на серийных У-2 различных модификаций довольно много.
С-2 с кассетами Г. Бакшаева
С-2 с кассетами Г. Бакшаева
У-2ВС (ЛНБ). Обычно существует представление, что У-2ВС появился в период Великой Отечественной войны. В действительности, еще 7 декабря 1931 г. Заместитель Председателя РВС, Заместитель Наркома по Военным и Морским делам Я. Б. Гамарник сообщал, что на вооружение Красной Армии предлагается ввести самолет У-2 М-11 в качестве самолета- сопроводителя. Сопровождать предполагалось пехоту, кавалерию и моторизованные части на марше с целью разведки впереди лежащей местности. При этом рассчитывалось, что самолет-сопроводитель можно будет перевозить в боевых порядках походных колонн на буксире или в кузове полуторки.
Начальник ВВС РККА Я. И. Алкснис согласился с этим предложением, но отметил, что при этом на У-2 необходимо установить вооружение. Такой вариант самолета У-2 — У-2ВС — был создан в ОКБ Поликарпова в 1932 г., а в 1933 г. успешно прошел государственные испытания и был принят на вооружение. В нюне-июле 1933 г. У-2ВС проходил войсковые испытания в Борисоглебской школе. По их результатам сделали вывод о целесообразности использования самолета в качестве учебно-боевого. У-2ВС в 1935-36 годах выпускался относительно большой серией. Было построено 468 экземпляров. Приемка самолетов осуществлялась по требованиям, изложенным в авиационном стандарте 93 СТУ, разработанным Объединенным Бюро Стандартизации ГУАП.
Стандарт определял основные геометрические размеры самолета У-2 М-11(воор) — У-2ВС. Весовые характеристики: полетный вес — 1064,00 кг, вес пустого самолета — 726,22 кг, вес полной нагрузки — 237,76 кг. Стрелковое вооружение предусматривало использование переднего огня в виде синхронного крыльевого пулемета ПВ-1 с запасом 200 патронов (ленточное питание) и заднего огня — шкворневой турели ТУР-7 под пулемет Дегтярева ДТ с запасом 252 патрона, размещенных в четырех сменных магазинах.
Бомбардировочное вооружение предусматривало подвеску шести бомб калибра 8 кг. Управление сбросом бомб механическое. Прицел для бомбометания — АП-2.
На приборной доске летчика размещались: указатель скорости, высотомер, указатели поворота и скольжения, навигационные приборы — компас и часы, приборы контроля работы мотора — тахометр, манометр давления масла, термометр масла. Для улучшения обзора задней полусферы было установлено зеркало, предусматривалось переговорное устройство для связи между членами экипажа.
Приборное оборудование кабины наблюдателя включало: указатель скорости, высотомер, манометр и термометр масла, компас.
Для обеспечения посадки в ночных условиях под нижним крылом устанавливались два посадочных факела.
Если вначале планировалось использовать У-2ВС преимущественно как легкий боевой самолет, то позднее он, в основном, стал применяться как учебно-тренировочный для обучения использованию стрелкового и бомбардировочного вооружения. В частности, об этом говорилось в отчете по специальным испытаниям У-2ВС в начале 1938 г. На самолете дополнительно устанавливалась фотоустановка ФТ-1 для обучения ведению фоторазведки.
С началом большой войны имевшиеся под рукой стандартные варианты У-2 стали переделывать в легкие ночные бомбардировщики. Доработка проводилась как в ОКБ Поликарпова, так и на серийных заводах и в действующей армии силами инженерно-технического состава строевых частей и авиаремонтных мастерских. Вследствие этого конструкция боевого У-2 имела большое количество различных вариантов. Формирование установившегося облика серийного самолета У-2ВС периода войны шло постепенно и закончилось примерно к середине 1944 г.
У-2ВС М-11Д с пулеметом ШКАС на шкворневой установке
Старшины Ч. М. Мачуло и Л. И. Канков готовят кассеты с зажигательными бомбами для подвески их на У-2ВС. 1943 г.
В период с 4 по 8 сентября 1941 г. в стационарных авиамастерских № 163 ВВС Калининского фронта в г. Торжке 12 самолетов У-2 были оборудованы изготовленными из листового железа специальными кассетами для сброса зажигательных ампул АЖ-2 (жестяной шар емкостью 1 л). Ампулы содержали самовоспламеняющуюся на воздухе смесь «КС».
Каждая кассета состояла из пяти жестко скрепленных между собой груб. В каждой трубе помещалось 10 ампул. Две таких кассеты крепились под консолями нижнего крыла. Управление сбросом — механическое (тросовое от простейшего механического бомбосбрасывателя). При сбросе все десять труб открывались одновременно. При этом крайние ампулы выпадали одновременно, а остальные последовательно серией.
10 сентября 42-го оборудованные подобным образом У-2 стали применять по живой силе и боевой технике противника. Действие было ошеломляющим. Одного попадания ампулы в любой германский танк или автомашину было достаточно для их поражения.
К сожалению, эффективное возгорание смеси «КС» находилось в большой зависимости от метеоусловий (главным образом, от температуры окружающего воздуха) и от наличия легковоспламеняющихся материалов в районе целей. В условиях же, благоприятных для применения смеси «КС», результаты ударов У-2 по танкам и другим целям являлись весьма высокими.
Кассеты могли снаряжаться и мелкими осколочными авиабомбами.
Инженерно-технический состав 31-й сад (командир — п-к С. А. Руденко) приспособил кассеты мелких бомб КМБ с самолетов Ил-2 для подвески на У-2, что позволило поднять общую загрузку (осколочными бомбами весом от 1 до 25 кг, а также и зажигательными ампулами АЖ-2) до 300 кг. Это значительно повышало боевую эффективность У-2 при действии по живой силе противника, а при использовании зажигательных ампул АЖ-2 — и по танкам всех типов. Кроме этого, в кабине штурмана оборудовались места для размещения мелких авиабомб и гранат для сбрасывания их вручную.