Существовавший на аэродроме ангар переоборудовали в сборочно-монтажный цех.
Завод № 23 передал вновь образованному заводу чертежно-конструкторскую документацию, часть незавершенного производства, часть необходимого инструмента, оснастку, оставив, однако, поточные линии себе.
Становление предприятия проходило тяжело. До конца 1939 г. завод № 387 не смог выпустить ни одного экземпляра У-2. За 1940 г. удалось собрать около сотни машин, используя преимущественно переданный задел, из которых было принято 50. Тогда же проявился новый начальник конструкторского отдела Г. И. Бакшаев. За первые два квартала 1941 г. завод выпустил 845 У-2 (315 в первом квартале и 530 во втором). Предполагалось со второго полугодия 1941 г. начать внедрение в серию унифицированного АП-СП, но эти планы остались на бумаге.
Когда началась война с Финляндией, для осуществления военно-транспортных и санитарных перевозок в интересах фронта ГВФ сформировал Северную авиагруппу особого назначения. В ее состав включили У-2, СП, АП, большинство построенных самолетов С-1 и С-2.
В условиях суровой зимы (температура часто падала до минус 35 градусов по Цельсию) жизнь раненых напрямую зависела от их скорейшей эвакуации с поля боя. Участница операции по их спасению летчица С-10льга Михайловна Лисикова вспоминала: «Надев на себя все теплое, налицо — маску, я отправлялась в полет. Садилась в одном-двух километрах от поля боя, обычно на лед замерзшего озера или болота, стараясь подрулить как можно ближе к госпиталю. После погрузки одного сидячего раненого на место медработника и одного лежачего сразу поднималась в воздух. По неизвестной причине нам не разрешали за Териоками лететь напрямую на Комендантский аэродром. Приходилось направлять самолет к другому берегу Финского залива, огибать Кронштадт и только затем — в сторону аэродрома. В день мы делали по два-три вылета. Раненых продолжали вывозить из полевых госпиталей и когда война закончилась, до конца апреля».
Летчики санитарных отрядов спасли жизнь многим бойцам.
У-2, АП и СП, мобилизованные на фронт, действовали достаточно эффективно.
Однажды пилот СП Александр Никифорович Яковлев, пролетая над батареями нашей артиллерии, увидел, что вокруг затихших орудий среди чернеющих на снегу воронок лежат бойцы. «Может быть, среди них есть еще живые, раненые?» — подумал он. Летчик тотчас сел на подходящую площадку, умудрился разместить на своем обычном, а не санитарном, самолете семь раненых артиллеристов, кого поместил в кабину, а кого, обмотав брезентом, привязал к плоскостям. Поднявшись в воздух буквально на глазах у противника, Яковлев достиг аэродрома в Петрозаводске. Когда самолет коснулся земли, летчик потерял сознание — настолько велико было нервное напряжение. За этот и другие подвиги первым среди летчиков, участвовавших в боях зимой 1939/40 г., Александр Никифорович Яковлев был удостоен высокого звания Героя Советского Союза.
В 1941 г. У-2 пока еще оставался основным самолетом в аэроклубах, летных училищах. Почти каждый полк имел в своем составе 1–2 самолета.
Производство машины уменьшилось, но все еще продолжалось. Вероятно, через год-другой, возможно, последовал бы приказ о прекращении серийной постройки самолета, но грозные события вскоре перечеркнули все планы, и маленький деревянный биплан обрел себе новую жизнь и громкую славу.
Когда началась война, подразделения ГВФ на У-2 всех модификаций стали перевозить грузы в интересах фронта, эвакуировать раненых, доставлять почту, осуществлять связь между отдельными подразделениями Красной Армии, словом, выполнять самые разнообразные задачи.
У-2 был незаменимым и в качестве самолета первоначального обучения. Все летчики военной поры начинали свой путь в небо именно с него.
После начала войны большие потери в воздухе вынудили использовать в военных целях практически все имеющиеся у нас типы самолетов, в том числе и У-2. Их переоборудование и вооружение осуществлялись в авиаремонтных мастерских и даже непосредственно на аэродромах. В сентябре 1941 г., при обороне Одессы, летчик П. Бевза сбрасывал бомбы на позиции врага. Во время обороны Севастополя по предложению комиссара 2-й авиабригады Б. Е. Михайлова из У-2 был сформирован небольшой отряд легких бомбардировщиков. Имелись факты подобного применения машины и на других фронтах. Эти успешные опыты побудили Н. Н. Поликарпова и Г. И. Бакшаева, главного конструктора эвакуированного в Казань завода № 387, заняться разработкой военного варианта У-2 — У-2ВС («военный самолет»). Иногда он обозначался и как ЛНБ — легкий ночной бомбардировщик. Отметим, что «вооруженный» У-2 в конце ноября 1941 г. создали и конструкторы бывшего ленинградского авиационного завода № 23, влившиеся в состав новосибирского завода № 153 им. В. П. Чкалова. Однако до массового производства был доведен вариант, разработанный коллективом завода № 387 при участии ОКБ Н. Н. Поликарпова.
Изменения в конструкции по сравнению с исходным У-2 были небольшими: 1) под фюзеляжем и нижним крылом крепились держатели для бомб общим весом до 350 кг — не так уж и плохо, если учесть, что нормальная нагрузка нашего основного двухмоторного бомбардировщика Пе-2 составляла 600 кг; 2) за задней кабиной устанавливался пулемет ДА. или ШКАС на шкворневой установке, которая имела углы обстрела несколько меньше, чем турель У-2ВС эталона 1938 г., зато была легче и проще; 3) установлен бомбардировочный прицел НВ-5бис; 4) сделаны некоторые изменения в оборудовании кабин; 5) в нижнем крыле вблизи бортов были сделаны два небольших прямоугольных выреза, закрытых целлулоидом; 6) дополнительно устанавливалось радиооборудование, а под полом задней кабины — фотоаппарат АФА-1 Б.
К концу войны самолеты летали с бомбовой нагрузкой в 400 кг, испытывалась и подвеска одной 500-килограммовой бомбы.
Основным двигателем был М-11Д мощностью 115 л.с. Вес пустого самолета равнялся 773 кг, взлетный вес достигал 1406 к г. У-2ВС развивал максимальную скорость у земли 134 км/ч с нагрузкой.
Серийное производство машины развернулось с 1942 г.
Основным назначением У-2ВС являлось уничтожение авиации противника на аэродромах, складов боеприпасов, горючего, продовольствия, штабов, передовых укреплений противника и т. д. Немцы называли У-2 «рус-фанер» или «кофейная мельница», но в целом действовали эти машины эффективно. Тактика боевого применения совершенствовалась с накоплением опыта. Днем У-2ВС использовались преимущественно против целей, не имеющих сильного прикрытия наземными средствами ПВО. Бомбометание осуществлялось с небольшой высоты. При появлении истребителей противника У-2 старались прижаться к земле и уходили, следуя рельефу местности. Поразить вблизи земли маневренный У-2 на скоростном «Мессершмитте» или «Фокке-Вульфе» было довольно трудно. Ночью У-2ВС часто планировали на цель почти бесшумно, переведя мотор на режим малого газа, а иногда и выключив его. Противник открывал стрельбу уже после разрыва бомб.
Впервые У-2ВС громко заявили о себе во время Сталинградского сражения. В условиях тесного боевого соприкосновения с противником У-2ВС осуществляли ювелирно точное бомбометание, помогая нашим войскам, доставляли снаряжение.