Можете да използвате $ позиционен оператор, за да направите това:
db.soup.update(
{_id: ObjectId("50b429ba0e27b508d854483e"), 'array.id': '2'},
{$set: {'array.$.letter': 'c'}})
$ в обекта за актуализиране действа като заместител за първия елемент от array за да съответства на селектора на заявки.