С начала 1942 г. боевые варианты У-2 стали выпускаться и на серийных авиазаводах. Поначалу самолеты У-2ВС имели только 4 узла для подвески бомб весом до 32 кг (бомбодержатели Дер-5), что было явно недостаточно для эффективного боевого применения самолета. Поэтому в строевых частях проводились доработки. Боевые У-2ВС силами техсостава авиамастерских и авиачастей стали оборудоваться шестью балочными держателями типа Дер-6, позволявшими подвешивать фугасные бомбы типа ФАБ-50 и ФАБ-100. На некоторых У-2 устанавливались бомбодержатели под замок Дер-21, которые допускали подвеску, кроме авиабомб калибра до 100 кг включительно, кассет КД-1-6. На каждую кассету можно было подвешивать шесть авиабомб калибром от 8 до 25 кг. Некоторые У-2 оснащались восемью ракетными орудиями РО-82 или РО-132 — по 4 орудия под каждую плоскость нижнего крыла. Когда потребовалось разрушать долговременные оборонительные укрепления немцев (ДОТы, ДЗОТы, бронеколпаки и т. д.), умельцы фронтовых авиамастерских, усилив нижнюю часть фюзеляжа самолета, осуществили подвеску на нем одной фугасной авиабомбы калибра 250 кг. Уникальной являлась произведенная инженером К. А. Москатовым подвеска под фюзеляжем У-2 бомбы в 500 кг и установка двух пулеметов на нижнем крыле.
Сброс авиабомб и пуск РСов осуществлялся путем нажатия на кнопку простейшего электробомбосбрасывателя.
С целью стандартизации и унификации вооружения У-2 Главный инженер ВВС РККА А. И. Репин весной 1942 г. узаконил бомбовое вооружение самолета У-2 в виде шести бомбодержателей типа Дер-7 с максимальной бомбовой нагрузкой до 300 кг. Однако в строевых частях продолжали встречаться самые различные варианты вооружения У-2, выполненные как местными умельцами, так и на заводах.
У-2ВС завода № 387 на полигонных испытаниях в июне 1942 г.
В июне 1942 г. в НИП АВ ВВС РККА проходил полигонные испытания У-2ВС производства завода № 387 (отчет утвержден 30.06.42 г.), который, в дополнение к стандартным шести внешним бомбодержателям, оборудовался двумя внутрифюзеляжными цилиндрическими кассетами мелких бомб. Кассеты устанавливались внутри фюзеляжа за кабиной штурмана и допускали загрузку мелкими бомбами калибра от 2,5 до 15 кг. Обе кассеты вмещали: или 68 осколочных авиабомб типа АО-2,5сч либо АО-2,5–2, или 48 зажигательных бомб типа ЗАБ-2,5, или 16 осколочных АО-8, или 10 штук АО-Ю, или 8 бомб типа АО-15.
Стрелковое вооружение У-2ВС 387-го завода состояло из курсового пулемета ШКАС (300 патронов), установленного на правой плоскости нижнего крыла, и одного пулемета ДА калибра 7,62 мм (боекомплект 4 магазина по 64 патрона) на шкворневой установке у штурмана.
В выводах отчета отмечалось, что кассеты завода № 387 расширяют диапазон и эффективность боевого применения У-2ВС. Рекомендовалось установить 2 крыльевых пулемета ШКАС, а пулемет ДА у штурмана заменить на ШКАС.
В период с 25 по 28 мая 1943 г. в НИП АВ ВВС проходил испытания противотанковый У-2ВС, вооруженный подкрыльевыми кассетами мелких бомб двух типов: АБК-П-100, вмещавшей 33 бомбы ПТАБ-2,5–1,5, и БАС-1, рассчитанной на 20 таких бомб. Испытывались У-2ВС со следующими вариантами бомбового вооружения: 4хАБК-П-100 и бхБАС-1.
Испытания показали, что при сбрасывании ПТАБ с высоты 200 м с горизонтального полета при скорости полета 110–120 км/ч с использованием кассет АБК-П-100 общая область разрывов занимала полосу 12x124 м, а при использовании кассет БАС-1 — 13x192 м.
Расчеты показывают, что летчик с хорошей летной и стрелковой подготовкой в дневных условиях вполне мог обеспечить в одном заходе вероятность поражения одиночного танка с использованием кассет АБК-П- 100 около 0,5 и не более 0,4 в случае применения кассет БАС-1.
Столь высокие результаты объясняются, прежде всего, тем, что площадь, занимаемая одним танком, составляла величину порядка 20–22 м2, а попадание хотя бы одной ПТАБ в танк было вполне достаточным для вывода его из строя, в большинстве случаев безвозвратно.
По результатам полигонных испытаний противотанкового У-2ВС военными летчиками был сделан вывод о возможности использования такого самолета на фронте по своему прямому назначению (то есть, против танков) лишь в лунную ночь или при подсветке цели светящимися бомбами. Дневное применение У-2 против танков исключалось ввиду сильного насыщения переднего края огневыми средствами ПВО и истребителями противника.
Авторами пока не найдены материалы, показывающие применение в боевых условиях на У-2 авиабомб типа ПТАБ.
С самого начала переоборудования У-2 в боевые машины летный и технический состав ВВС столкнулся с проблемой обеспечения эффективного прицеливания при бомбометании с У-2. Бомбовых прицелов для У-2, обеспечивающих требуемые точности бомбометания днем и, самое главное, ночью, на вооружении ВВС РККА не было. Поэтому в качестве бомбового прицела на У-2 применялись различные устройства, в основном самодельного характера. На некоторых самолетах на правом борту устанавливались механические визиры НВ-5. Однако, ввиду небольших скоростей полета У-2, углы прицеливания были невелики и находились как раз в «мертвой зоне» обзора нижней передней полусферы (из-за нижнего крыла). Так что прицельно бомбардировать было весьма затруднительно. Только после того, как в нижнем крыле самолета сделали прорезь, условия прицеливания при бомбометании вошли в норму.
Несмотря на найденное решение, нужда в специальном бомбовом прицеле для самолета У-2 не отпала. Уже к маю 1942 г. на заводе № 387 НКАП был разработан и испытан простейший бортовой визир, устанавливавшийся на все выпускавшиеся этим авиазаводом самолеты У-2.
У-28С смог приземлиться и с такими повреждениями. Орловско-Курское направление, Центральный фронт, 6 июля 1943 г.
Однако и этот визир не в полной мере удовлетворял требованиям боевого применения У-2, так как был рассчитан на бомбометание только с горизонтального полета в плоскости ветра при высоте полета не более 1000 м. Поэтому в июне 1942 г. Главное Управление ВВС дало задание заводу № 217 на разработку более совершенного прицела для самолетов У-2 и Р-5. Новый прицел должен был обеспечивать прицеливание при бомбометании, как с горизонтального полета, так и с планирования (до 30) днем и, главным образом, ночыо и иметь простейший построитель углов прицеливания и шкалы углов визирования и сноса. Созданный в соответствии с этим заданием прицел в период с 28 сентября по 2 октября 1942 г. прошел войсковые испытания в 989-м нбап и показал хорошие результаты. Однако на вооружение был принят пока все-таки бортовой визир завода № 387 как показавший при сравнительных полигонных испытаниях лучшие результаты. Прицел завода № 217 после испытаний, проведенных в НИИ АВ ВВС РККА в мае 1943 г., был утвержден Главным инженером ВВС РККА генералом А. И. Репиным для установки на У-2 лишь через год, в июне 1944 г., после завершения доводочных работ, с присвоением ему шифра НПУ-2 (НКПБ-8).
НКПБ-8 обеспечивал бомбардирование с горизонтального полета на скоростях 30-200 км/ч в диапазоне углов прицеливания от +85° до 0°. При этом угол прицеливания определялся для высот от 50 до 500 м.
Стрелковое вооружение боевых У-2 обычно состояло из верхней оборонительной шкворневой установки ВУ-У-2 под скорострельный пулемет ШКАС калибра 7,62 мм, оборудованный простейшим механическим прицелом КПТ-5 с флюгер-мушкой МФ-5. Выпускались уже упоминавшиеся выше варианты У-2ВС с оборонительным пулеметом ДА. Начиная с середины 1944 г., вследствие того, что шкворневая оборонительная установка на У-2 под пулемет ШКАС имела малые углы обстрела, его стали заменять на пулемет ДТ. Штатный боекомплект к ШКАСу состоял из патронной ленты емкостью 500 патронов, а к пулемету ДТ — из 5 магазинов по 63 патрона в каждом.