跨越大洋的彩虹——架空Ta400高空高速轟炸機
【本篇TA400原型為歷史共和的XF12飛機，另一個驚人的飛機將是道格拉斯的XB42中型轟炸機；在此首先感謝雪落凡間以及@StoneRosez 的大力支持幫助，才能將這架飛機發(fā)揚光大、完善至此】
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Despite its sleek lines and unparalleled performance, there would be no pot of gold at the end of this Rainbow.——Walter J. Boyne
I.“馬特洪峰”
1939年9月，德國，漢諾威。
70余架優(yōu)雅的大型轟炸機迎著夕陽從各機場依次騰空而起，在空中組成巨大的編隊。四具大型螺旋槳驅(qū)動著這些TA400D爬升至11000米的巡航高度，并以超過600公里的時速翱翔。英國空軍對他們束手無策，只能眼睜睜的看著他們消失在雷達屏幕上，向西朝著大西洋深處未知的目的地前進。
約10小時后，大洋彼岸。
美國第一航空隊的各防空戰(zhàn)斗機聯(lián)隊以及地面高炮部隊的基地內(nèi)警鈴大作，士兵們必須應(yīng)對一個曾以為僅存在于理論上的威脅：來自遙遠舊大陸的空中打擊。根據(jù)雷達信息，約百架飛機的大型機群正在13000m高度以超過700公里里的高速沖進美國領(lǐng)空，只有120毫米高射炮營和少數(shù)戰(zhàn)斗機能夠用于攔截。P-61和P-47開始緊急起飛，試圖能成功占領(lǐng)陣位，然而希望渺茫。
在云層之上，自北冰島起已經(jīng)飛行了超過七個小時的DO335護航戰(zhàn)斗機飛行員們完成了新的交接班，用完的的副油箱已經(jīng)被拋棄。除了幾架因為機械故障中止行動的轟炸機外，編隊尚未受到什么損失，最大的障礙可能是超長程飛行的疲勞。不過，最嚴峻考驗才剛剛開始。
子夜，紐約市第一次真正感受到戰(zhàn)爭的味道——作為敵方轟炸機航線上最明顯的目標之一，全城很快開始了燈火管制，刺耳的防空警報響個不停，探照燈束則直指云霄。而在探照燈難以觸及的高空中，借著雷達等設(shè)備，輔以月光和還算可以的云層條件，德國領(lǐng)隊轟炸機已經(jīng)基本確定了各處主要的轟炸目標位置，投下了定位的燃燒彈，而緊跟其后的大部隊在周圍不斷響起的防空炮彈聲中依次將彈倉內(nèi)超過五噸的各型炸彈投向各自的目標。
在雷達指引下P47們拼命的爬升，可在極限升限攔截一些如此高速的轟炸機是幾乎不可能完成的任務(wù)。只有幾位勇者成功地爬到了攻擊距離并勇敢地冒著23尾炮的彈雨發(fā)起攻擊，但只有一人成功擊落并返航。不算密集的高炮也僅達成了一個完整戰(zhàn)果。在這場失敗的攔截中，護航戰(zhàn)斗機和尾炮擊落了大部分挑戰(zhàn)者，兩架德國轟炸機與多架P47一道墜入了波濤洶涌的大西洋中。而已經(jīng)完成近300噸炸彈投放任務(wù)的轟炸機隊已經(jīng)開始返航，留下多次攔截失敗的美國戰(zhàn)機，冰冷海水中等待潛艇救援的飛行員，和燃燒的美國第一大城市。
美軍調(diào)查和德軍后續(xù)的偵查飛行表明，這次轟炸實際造成的損壞很小——考慮到缺乏足夠的制導(dǎo)炸彈，很大一部分無制導(dǎo)的炸彈從13公里高落下毫無準頭可言，更不用說在這個高度和并不完美的天氣下以少量轟炸機打擊陌生的目標本身就不應(yīng)該指望什么。起飛的70余架轟炸機只有不到50架成功投彈，其他的不是提前返航便是未能發(fā)現(xiàn)目標。轟炸通用電氣工廠的任務(wù)被證明不大成功，除了給P-47的老家共和工廠造成一定損壞外，最值得一提的戰(zhàn)果也許是仍在布魯克林船臺上建造的衣阿華號被炸彈造成一定損壞，導(dǎo)致工期延后了幾個月?？紤]到為此投入的巨大成本，這些超級轟炸機只能說還不成熟。
美軍的截擊基本是完全失敗的，大部分飛機無法爬升至攔截高度或者遠遠無法抵達攔截陣位，美軍的戰(zhàn)果甚至還不如德國飛機自己的機械等問題致命，多架轟炸機因此錯失目標、無法完成飛行在大西洋迫降或在落地后報廢，也有護航機提前耗盡燃料而被迫等待潛艇救援的。
相比于戰(zhàn)術(shù)上的得失，這次事前高度保密的行動在其他方面卻影響深遠。德國人成功證明了他們有能力高速飛躍6000km投放可觀的炸彈，以難以攔截的高空高速突防，并能從冰島北部出發(fā)提供半徑超過4000km的長程護航。盡管這是分別依靠航空柴油機和巨量的副油箱實現(xiàn)的暫時難以常態(tài)運用的壯舉。在協(xié)約國軍登陸南冰島、占領(lǐng)格陵蘭、攻入東歐和中國東北，而德軍依然在比利時激戰(zhàn)的此時，有著相當重大的象征性意義。在那之后，更多的ME264和TA400自歐洲起飛，經(jīng)常性地對北美東海岸的軍事目標進行打擊，時刻提醒著美國人一個沉重的事實：大西洋遠非不可逾越的天塹，這場戰(zhàn)爭就發(fā)生在他們身邊。
轟動一時的首秀之后，TA400“彩虹”轟炸機的各種改進型號將持續(xù)書寫航空史上無比壯麗的一章。
II.彩虹之始
時間回到1936年，當ME264被選為新一代重型轟炸機以后，德國空軍認為他們需要一種更快、更高、更遠的大型偵察機來執(zhí)行戰(zhàn)略偵查任務(wù)，規(guī)避更新的戰(zhàn)斗機和高射炮攔截，提高任務(wù)成功率。為此，提出了速度350節(jié)、航程3500海里、升限1.2萬米以上的指標，并簽訂了設(shè)計合同。但出乎帝國空軍意料的是，譚克博士交出了一份過于漂亮的答卷，遠遠超出指標的性能使這個競標計劃成為了一個更宏偉的產(chǎn)品線的開端。
FW300飛機大膽地采用了四臺德國當時在設(shè)計的最強大的動力BMW803發(fā)動機，并配備有渦輪增壓器，使之在一萬米以上的高空依然能獲得超過12000馬力的澎湃動力；完全流線型的機身帶來了完美的氣動，設(shè)計時速超過400節(jié)，巡航速度也達到了近350節(jié)，遠遠超過當時的任何戰(zhàn)斗機，更不用說大型飛機。盡管可能造價不菲，但巨大的機體空間意味著理論上可以裝載更多的燃油，裝載充足的人員和各種偵查設(shè)備（甚至有沖洗照片的暗房），并可以用于各種其他用途。
盡管單純執(zhí)行偵查任務(wù)可以使用別的公司提出的更小的方案，或者是比方說改裝現(xiàn)有的ME264轟炸機，但FW300的美學(xué)和潛力徹底折服了所有看到她的人。德國空軍立刻下達了2架原型機和10架預(yù)生產(chǎn)型的訂單，并提出考慮轟炸機型號的可能；漢莎航空也對此產(chǎn)生了相當大的興趣，第一批6架客機型的訂單被簽署，還有兩位數(shù)的意向訂單，意圖打造一支德意志空中艦隊。
1937年底，第一架原型機出廠并進行了首飛。盡管此時只能安裝性能差一些的BMW802 發(fā)動機，但其表現(xiàn)依然足夠驚人，基本實現(xiàn)了譚克博士的設(shè)計指標，這使得空軍和民航的興趣持續(xù)上漲。在1938年初，第二架更為完善的原型機進入測試飛行，其攜帶了BMW803發(fā)動機和基本全套的其他設(shè)備，極速達到了超過750kph?？紤]到此時偵查設(shè)備載荷超過5噸，且機體空間仍有余裕，其改裝成轟炸機的潛力顯然將遠超過繪圖板上所有ME264的改進方案和其他轟炸機設(shè)計。另外的幾架原型機被制造出來用于客機版和重型轟炸機版本，而他們需要做一定的設(shè)計修改以攜帶更多的燃油，從而進一步延長航程。另外，為了進一步改善航程以實現(xiàn)跨大西洋打擊，Jumo218發(fā)動機也開始在FW300上測試。
1939年初，F(xiàn)W300開始進入量產(chǎn)，漢莎航空開始在各重要長途航線上運營她，并創(chuàng)造了漢堡到紐約的速度記錄，以超過350節(jié)的巡航速度、不經(jīng)停地將德美航線縮短至10小時以內(nèi)，比其他飛機快至少一半；經(jīng)過減重的特殊試驗機則輕松飛上了超過18000m，打破了意大利雙翼機創(chuàng)造的舊活塞機高度紀錄 ；量產(chǎn)伊始便被選為德國領(lǐng)導(dǎo)人的專機，服役了超過五年。經(jīng)過改進的空軍型，則被稱為TA400，從年中開始不斷組織轟炸機大隊和聯(lián)隊訓(xùn)練，并與為ME264準備的遠程護航機DO335合練，模擬轟炸西伯利亞和美國目標。當戰(zhàn)爭在秋天來臨之際，德國空軍已經(jīng)服役了超過500架TA400轟炸機，其中六成為柴油機型號TA400D，這構(gòu)成了高速跨洋打擊的核心力量。
III.大戰(zhàn)洗禮
在戰(zhàn)爭開始后，TA400和BM803發(fā)動機均不斷走向成熟，產(chǎn)量也穩(wěn)步增長，逐步取代了ME264轟炸機；但基本型TA400在此時已不再顯得舉世無敵：汽油版的航程略顯不足，本身速度和高度也不再安全。為此，在1940年底新的技術(shù)被引入到TA400之上，可變排量渦輪和渦輪復(fù)合大幅提高了高海拔功率輸出和經(jīng)濟效率，使得TA400的最大速度速度超過800KPH，巡航速度被提升至近400節(jié)，飛行高度也超過了1.5萬米。另外，新型雙發(fā)護航戰(zhàn)斗機ME329有更充足的燃料能夠全程對TA400進行有效護航。憑借這些改進，數(shù)以千計的TA400轟炸機可以更好地打擊北美和西伯利亞縱深的各個目標，引領(lǐng)華約軍隊走向勝利。
戰(zhàn)爭后期，各種噴氣機被投入服役，使得TA400的空襲任務(wù)面臨更為嚴峻的挑戰(zhàn)；作為應(yīng)對，其動力設(shè)備得到了進一步的升級——后燃系統(tǒng)被添加到發(fā)動機艙內(nèi)，使速度進一步增加；能提供更大升力的機翼也被采納；更激進的版本包括在發(fā)動機艙內(nèi)設(shè)置一個熱噴射引擎，這樣能顯著彌補螺旋槳高速下效率下降的問題。除此以外，TA400龐大的內(nèi)油和機體也被認為非常適合改裝為后掠翼噴氣轟炸機，不過TA400S 就相比對面的B-47沒有什么顯著優(yōu)勢了，主要執(zhí)行中低空高速突防任務(wù)。
在攜帶原子彈完成首次空投實驗后，戰(zhàn)略核武器在戰(zhàn)爭的大部分時間里都被認為是TA400的專利。不過直到核武器技術(shù)和產(chǎn)量足以開始分配給中型轟炸機、其本身的戰(zhàn)略轟炸任務(wù)也開始被新一代超級噴氣轟炸機取代的時候，她都沒能獲得在實戰(zhàn)中投放的機會。
IV.不滅余生
在戰(zhàn)爭高峰期，平均每天都有超過15架TA400轟炸機在德國和歐洲各地的工廠完成，使總產(chǎn)量達到驚人的五位數(shù)；在戰(zhàn)爭結(jié)束后，很大一部分TA400因為機體壽命耗盡等原因被拆解，不過還有數(shù)百架TA400被改裝為客機型繼續(xù)服役，憑借其油耗優(yōu)勢在活塞已風(fēng)光不再的戰(zhàn)后依然發(fā)揮了一段時間的作用，直到被更快、更舒適的波音707等新型大型噴氣客機取代其干線地位。
空軍在改裝噴氣超級轟炸機作為打擊新核心的同時，依然裝備和封存了大量的TA400轟炸機作為更廉價的補充，憑借其優(yōu)異的載荷航程和高空突防能力持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，直到噴氣引擎逐年改進、TA400們也逐漸耗盡壽命的時候才被裁軍徹底逐出轟炸機隊。最后一架TA400轟炸機在戰(zhàn)略轟炸機部隊里服役至50年代，在不久之后超音速轟炸機也取代了噴氣版TA400S的地位，執(zhí)行其他任務(wù)的機型則好運得多。憑借著巨量的備用機儲備，大批TA400反潛型、電戰(zhàn)型、加油機型等則比TA400S們有著更長的服役時間，他們被歐聯(lián)空軍徹底使用至壽命耗盡，甚至直到冷戰(zhàn)后期依然有新的TA400在改裝先進螺旋槳型號后繼續(xù)服役。
TA400系列的服役總時長超過了半個世紀，部分機型甚至見證了新的大戰(zhàn)的爆發(fā)。誰都無法想象，那架最初僅作為偵察機設(shè)計的“彩虹”，竟最終成長為不朽的一代傳奇。
V.技術(shù)性能
1.性能概述
2.總體設(shè)計
TA400在氣動布局上相當先進，前三點式起落架，高展弦比機翼，極端流線的雪茄形機身。其設(shè)計重點在突出高空高速性能，所以降低氣動阻力是關(guān)鍵。譚克博士和設(shè)計團隊先勾勒出一個具有近乎完美空氣動力學(xué)外形的機身，突出機身的只有兩根無線電天線、一個被導(dǎo)流罩包裹的無線電定向天線、以及一個氣泡式天文觀測窗。當時的《航空周刊》如是說：“該機尖銳的機鼻和雪茄形的機身實現(xiàn)了設(shè)計師在氣動外形上毫不妥協(xié)的夢想?！?/p>
其主要的制造材料是高強度的杜拉鋁，由于對飛機表面的光潔度要求十分苛刻，蒙皮全部采用平頭鉚釘鉚接。優(yōu)雅的橢圓形垂尾向下延伸形成一個小型腹鰭，腹鰭帶一個可收放防擦地尾撬。平尾的安裝位置較高，并有上反角，以避開機翼湍流。
“彩虹”的機頭近乎全部透明，兩片大型曲面風(fēng)擋及后部的8扇舷窗為飛行員提供了極佳的視野。但在降落時由于迎角的關(guān)系，曲面玻璃會扭曲前方的景物，這時飛行員就要通過機鼻下方的5扇舷窗來看清跑道，此外在機頭正下方還有一扇垂直觀察舷窗。她細長的機身橫截面呈完美的圓形，從機頭到機尾逐漸變細，與大多數(shù)客機的恒定截面機身形成了鮮明的對比，目標是效率和低阻力，通過獲得9比1的非常高的長細比來實現(xiàn)，盡管在一定程度上增加了制造難度。
“彩虹”的懸臂式平直翼展弦比很高，達到了10以上，在高空具有良好的空氣動力學(xué)效率，雙翼梁機翼帶6度上反，翼展超過34米。譚克預(yù)見到飛機在高速時遭遇的空氣壓縮效應(yīng)會對飛行安全和性能產(chǎn)生不利影響，于是采用了層流翼型。機翼與機身的組裝有鮮明的設(shè)計特點，就是把整體的機翼組件安裝在機身下方的大開口處，這樣連接點都垂直于機翼，可包覆進機身內(nèi)，基本無需設(shè)計額外的整流罩，從而降低了重量和阻力。內(nèi)翼段后緣安裝有大面積的雙縫襟翼，分為6片分布在發(fā)動機艙之間，發(fā)動機艙之間的兩片面積最大。外翼段后緣安裝有帶大型調(diào)整片的副翼，所有操縱翼面都通過液壓動作筒驅(qū)動。
機翼除了翼根段外，兩根翼梁間的空間都被用作整體機翼油箱，翼根段用于容納主起落架艙。因為機翼的厚度較薄，所以設(shè)計團隊被迫為主起落架安裝了直徑近1.8米的單個大機輪，主起落架向內(nèi)收入機翼，雙輪前起落架向后收入前機身。機翼郵箱可以攜帶超過20000升燃油，占到最大油量的近一半。在客機型號上，通過改用非自封郵箱，機翼的載油量大幅增長到30000升以上，彌補了機體油箱的減少。對于后期型TA400，更大的機翼也帶來了更大的載油量。
為了在空氣稀薄、溫度極低的超高空飛行，“彩虹”的機艙是完全增壓加熱的。客機型和偵察機型等需要大量載員的型號基本全機身都為加壓艙，而轟炸機型為了減重和利用空間，僅前部駕駛艙加壓，中部為彈倉。在機身上部為機身郵箱，可攜帶超過5000升燃油，這些油箱則都是自封的；在彈倉的位置則可以攜帶超過20000升燃油，不過這僅用于轉(zhuǎn)場條件，作戰(zhàn)時可能會使用一部分彈倉以裝載近10000升燃油。后期型因為更充沛的動力被認為可適當放寬起飛重量限制，這時可以考慮攜帶低阻外油箱來進一步延長航程或在機身內(nèi)加裝更多燃油，或者可以進一步延長機身，用于裝載乘客。
對于噴氣型TA400S來說，巨大的油耗帶來了更高的燃料需求，但發(fā)動機本身的簡化以及重心的后移也讓攜帶更多燃料成為可能；另外，噴氣型充足的動力使得最大重量被大大放寬。因此，配合新的大面積后掠機翼和更強有力的結(jié)構(gòu)，噴氣型在后機身和機翼上均增大了燃油攜帶量，使最大內(nèi)油最終提升到超過70000升。全機最大起飛重量最終達到了超過100噸，相當于第一架原型機的兩倍。
3.動力設(shè)計
由于TA400相當大的體量和性能要求，譚克博士的團隊選擇了寶馬公司尚在研發(fā)中的最新巨型發(fā)動機BMW803為核心動力。BMW803是寶馬公司漫長套筒滑閥氣冷發(fā)動機科技樹上的終極產(chǎn)品，總體上基于BMW802放大了缸徑，擁有雙排18個氣缸，67.8升的排量，重量約1.5噸，初始輸出便超過了3000馬力。相比于美國人四排28缸設(shè)計的R-4360，集成了德國燃油直噴、增壓葉片、套筒閥的BMW803油耗更低、更利于維護，也不會因為散熱不良而過熱。同樣，BMW803也在油耗上不弱于提升閥液冷發(fā)動機，更大的體量則帶來了充足的廢氣可供利用。為了節(jié)約燃料，高速巡航檔最初被設(shè)置為約2200馬力，而中速巡航檔僅需1700馬力便能達到超過550公里的速度。
套筒滑閥的優(yōu)勢：https://zhuanlan.zhihu.com/p/41397303
除了BMW803以外，TA400還有一種極具特色的發(fā)動機：Jumo218柴油發(fā)動機。Jumo218則是容克斯公司漫長對置活塞二沖程柴油發(fā)動機科技樹的一員，其具有12個氣缸，51升排量，輸出與BMW803相當。對置二沖程柴油機擁有眾多優(yōu)點，包括尺寸更為緊湊、低矮，油耗更低，壓縮比更高，不存在爆震問題，安全性也更高，同時較低的排氣溫度使各種渦輪的技術(shù)難度顯著降低；當然，柴油機也有不少缺陷，如加速響應(yīng)較差、噪音、振動更大等，這大大限制了其在戰(zhàn)斗機等上的運用，不過對于大型轟炸機來說這倒是可以忍受的缺陷。
為了能夠驅(qū)動如此沉重的機體在空氣稀薄的超高空飛行維持進氣壓，復(fù)雜的渦輪增壓裝置至關(guān)重要。相比于機械增壓，廢氣渦輪增壓以重量為代價換來了即便到高空也沒有多少的動力衰減，并降低了單位油耗；燃油直噴技術(shù)和自控系統(tǒng)讓通常發(fā)動機所必須的初始級機械增壓也不再需要，軸流式增壓器設(shè)計則提供了更高的性能上限。為了容納如此巨大的發(fā)動機和附屬設(shè)備，并優(yōu)化氣動，“彩虹”的單個發(fā)動機艙即相當于一架普通戰(zhàn)斗機的長度，這也為后續(xù)改裝提供了充分的余量。
“彩虹”軍用型采用了新式的大型對轉(zhuǎn)槳設(shè)計，盡管付出了一定的噪音和重量代價（因此客機型并不會使用），但對轉(zhuǎn)槳能夠承受更高的動力輸出、更容易避免翼尖超音速問題，和更高效率地利用氣流，從而有效提高了推進效率。在巡航時，則可以通過關(guān)閉其中一具螺旋槳來提高效率。所有“彩虹”均具有發(fā)動機反槳能力，可以有效縮短降落距離，適應(yīng)更簡單的機場，充足的發(fā)動機功率則帶來了高效的起飛能力和爬升率。
發(fā)動機艙外形簡潔流線，除了槳轂罩后的環(huán)形進氣口外沒有多余的進氣口。譚克博士為了把減阻進行到極致，放棄了傳統(tǒng)的發(fā)動機罩散熱氣流調(diào)節(jié)鰓片，因為鰓片張開后阻力較高，而采用了滑動式調(diào)節(jié)環(huán)方案，通過滑環(huán)的前后移動來調(diào)節(jié)排氣口縫隙的大小。在螺旋槳槳轂后安裝了軸流風(fēng)扇，可以輔助增壓和冷卻發(fā)動機，在滑動式散熱調(diào)節(jié)環(huán)完全關(guān)閉時，風(fēng)扇的冷卻氣流全部從發(fā)動機艙尾部的排氣口排出，與發(fā)動機排氣管一道可以增加些許排氣推力。據(jù)測算，在12000米高度每臺發(fā)動機能產(chǎn)生等效300馬力的排氣推力。
發(fā)動機進氣、滑油冷卻器、渦輪增壓器的中冷器進氣口都整合在內(nèi)外發(fā)動機艙間的機翼前緣，進氣口的長度占翼展的25%。譚克的設(shè)計團隊對綜合進氣口的進氣效率和輪廓式樣進行了廣泛的風(fēng)洞測試，發(fā)現(xiàn)該進氣口與獨立進氣口相比降低了不少阻力，由于進氣口位于機翼前緣的高壓區(qū)域，在高速飛行時可以因沖壓效應(yīng)獲得更大的進氣量和進氣壓力，從而使滑油冷卻器和中冷器獲得更高的冷卻效率，并且還可提高進氣壓力。流經(jīng)各散熱器的熱空氣同樣通過尾部向后排出，與發(fā)動機廢氣一起提供了強大的排氣推力，進一步提高了高空性能。
隨著新型渦輪技術(shù)的成熟，在戰(zhàn)爭期間TA400動力得到了相當重大的升級，使之成為了真正的超級活塞機。動力回收渦輪被添加至發(fā)動機上，其能夠從廢氣中提取能量，從而在不增加油耗的情況下，最大可以提供超過800馬力的額外動力，在巡航時也能提供至少400馬力。（下為復(fù)合渦輪相關(guān)拓展）
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更先進的技術(shù)，則是可變排量渦輪。可變排量渦輪不再通過調(diào)節(jié)進氣道的節(jié)氣門來控制發(fā)動機的馬力，而是通過調(diào)節(jié)廢氣渦輪的排氣口來控制。通過這樣的辦法，可以降低進氣的渦流問題、提供更高效的增壓，從而大幅提高了熱效率，以及讓發(fā)動機可以在超過1.4萬米的水平上保持很低的動力衰減，可變排量渦輪通過增壓廢氣也能提供更大的排氣推力。運用了這兩種技術(shù)以后，汽油機的單位油耗水平被降低了至少20%，達到柴油機的水平（每小時每馬力耗油低于160克）。此時，兩種主要的搭載發(fā)動機的輸出都達到5500馬力以上，巡航速度也上升到超過400節(jié)。除此以外，作戰(zhàn)時可以進一步噴水和GM1來提高性能。
不過終歸到底，當時技術(shù)所能做到的螺旋槳在接近800kph或者說超過0.7馬赫時的推進效率是相當?shù)拖碌?，因此為螺旋槳提供再多的功率也僅有很低的效益，在高速狀態(tài)下必須尋求一種效率更高的推進方式，也就是提高推力。不過，純噴氣發(fā)動機在中低速時的推進效率則劣勢巨大，熱效率本身也更低，雖然能簡化發(fā)動機、提高經(jīng)濟巡航速度，但航程將急劇惡化。
因此，某種中間形式將是更好的選擇：通過在廢氣渦輪前增加后燃，可以大幅提高排氣推力并進一步提高軸上功率；在后面添加一具單獨的噴氣發(fā)動機意味著太多的無用獨立組件，而將現(xiàn)有的內(nèi)燃機功率有效利用起來驅(qū)動葉輪將更高效，多級軸流葉輪可以有效壓縮空氣，帶來可觀的推力；額外的氣體也將顯著改善活塞機本身的工況，提供充足的冷卻。毫無疑問，這幾乎是完美的活塞機構(gòu)型，而且不需要對發(fā)動機艙的徹底重構(gòu)，是足夠經(jīng)濟的全面改進方案。此外，在發(fā)動機后部還可以再添加獨立的后燃室，以獲得短時的巨大推力。通過這些辦法，“彩虹”后期型可以達到超過850kph的極高速度，幾乎可以媲美蘇聯(lián)的圖95，巡航后燃也讓必要時將巡航速度提高到450節(jié)成為可能。更激進的方案則包括在前面繼續(xù)增加壓氣能力，使高速時螺旋槳順槳，整個發(fā)動機完全轉(zhuǎn)為依靠排氣推力的構(gòu)型。
關(guān)于motorjet發(fā)動機研究：（另外，俄國I-250/蘇5采用的VRDK發(fā)動機也屬于此類發(fā)動機）
先進構(gòu)型活塞發(fā)動機的設(shè)計和構(gòu)思
4.設(shè)備載荷
TA400最初的載荷為重達五噸的偵查設(shè)備，包括多臺大型相機、用于在飛行中沖印照片的全套暗房以及輔助偵查的照明彈；不過這樣的載荷對其實在是大材小用，根據(jù)空軍的要求，轟炸機型加裝了兩個總計可以攜帶超過10噸炸彈的巨型彈倉，可以攜帶各種常規(guī)炸彈或者是大型特種炸彈，特別是考慮到特殊武器投放的需求或者是“彩虹”超高空突防對大型高精度武器的需求。在執(zhí)行長程任務(wù)時，也可以將彈倉的一大部分改裝為燃油；在執(zhí)行短程特殊任務(wù)時，則可以攜帶總重超過15噸的大密度重型炸彈，甚至20噸特殊炸彈。后掠翼版進行了大幅度再設(shè)計，換用上單翼增加了機體空間。
初期型TA400柴油機型可以從歐洲起飛、在進行有限的機動后抵達紐約等北美東北部目標進行轟炸，雖然不會遭到很多有效抵抗，但效率也不是很有意義。在降低一些巡航速度的時候汽油型也可以參與任務(wù)，TA400D的任務(wù)能力也能稍微擴展，但考慮到有限的數(shù)量，即使加上ME264們，對北美的轟炸也更多停留在象征意義上。另外，從仍在德國、斯堪軍隊控制下的冰島北部起飛護航機進行掩護同樣是相當艱巨的任務(wù)。
在戰(zhàn)爭初期，除了偶爾參與對戰(zhàn)役縱深的重要目標進行飽和打擊以支援陸軍作戰(zhàn)外，“彩虹”主要是承擔(dān)對英國和蘇聯(lián)的戰(zhàn)略轟炸任務(wù)：即便滿載炸彈的情況下，“彩虹”也可以從德國本土起飛，輕易地飛到烏拉爾山以東。一批TA400和護航機隊則輾轉(zhuǎn)前往中國，在天山南麓建立起龐大的戰(zhàn)略轟炸基地，從另一側(cè)打擊蘇聯(lián)的后方目標。作為對中國人的支援，“彩虹”們也時常進駐東部沿海，打擊日本本土或者是蘇聯(lián)遠東的目標。更廣大的舞臺可能是大?！猅A400巨大的航程、載荷和難以攔截的高空高速使之成為了極好的搜索轟炸機，能有效輔助艦隊和潛艇打擊敵方的主力艦隊和商船隊。
進入戰(zhàn)爭后期，隨著其性能的進一步改進和戰(zhàn)線的推進，“彩虹”得以從更有利的前進基地出發(fā)，進行必要的規(guī)避、欺詐機動，并轟炸北美東海岸比較縱深的目標。從冰島、亞速爾出發(fā)，汽油型也可以轟炸五大湖區(qū)的大部分目標，TA400D則能深入到密西西比河流域；當一線部隊收復(fù)格陵蘭后，哪怕是BMW803也能帶著“彩虹”飛到美國的任何一個角落投彈，包括西海岸的洛杉磯、圣迭戈，而從阿留申中部起飛是攻擊西海岸更為安全高效的做法。憑借著高效的發(fā)動機，TA400的載荷航程不亞于比其重一倍的B-36C，而B36C此時的巡航速度僅有約300節(jié)；至于B-36B/D，以及B-50/54轟炸機的性能則難以望其項背，蘇聯(lián)的圖85亦然。B-35倒算是接近一些，但在速度上也遠遠不如。
【圖85重107噸，攜帶63600升油，載彈5噸航程12000km；B50D載彈4.5噸作戰(zhàn)半徑3850km；B36J-III作戰(zhàn)半徑6400km；XB35相同載彈航程指標8000km】
末代的活塞TA400甚至可以從南美、亞速爾、勘察加等地起飛更安全地覆蓋北美，而無需經(jīng)過最近但最威脅的加拿大東北部突防路線，面對一層層越來越先進的戰(zhàn)斗機的攔截，以及避免被戰(zhàn)術(shù)空軍轟炸起飛機場的隱患。相比之下，TA400S的航程就大為不如了，從格陵蘭起飛也只能勉強抵達美國東北部，較低的升限也降低了安全性，因此她們主要作為戰(zhàn)役轟炸機使用，或者是突入到日本人頭頂傾斜航彈。
作為以高空高速為主要出發(fā)點的飛機，TA400基本沒有舊式轟炸機那樣沉重的裝甲和大量的副炮，僅在關(guān)鍵地點略有加強，并在機尾裝有23毫米尾炮用于應(yīng)對可能的漏網(wǎng)之魚（如果有需求，可以在彈倉內(nèi)加裝升降副炮）。其主要的自保方式除了極高的高度和速度以外，還有全程伴飛的超長程護航機或者是軟殺傷手段，包括各種電子戰(zhàn)設(shè)備來壓制敵方。哪怕是噴氣式戰(zhàn)斗機也不敢說能對其有效攔截，特別是在還有護航機的情況下。除了DO335和ME329兩種長程護航機以外，TA400還可以考慮在彈倉中內(nèi)掛小型護航機，在空中回收和釋放。
作為遠程轟炸機，“彩虹”攜帶了完善的導(dǎo)航和通信設(shè)備，并攜帶有搜索目標用的雷達和可校正自身航向、速度、高度、風(fēng)偏等因素的轟炸瞄準具。即便如此，在1.2-1.5萬米的高空進行搜索和投彈也是相當困難的，相當依仗偵查情報、領(lǐng)航飛機以及制導(dǎo)武器。戰(zhàn)爭后期，“彩虹”投放的彈藥里有很大比例的大型制導(dǎo)炸彈（如無線電乘波制導(dǎo)），這有效降低了使用巨大機群進行飽和轟炸的需求，也提高了攻擊效率，但制導(dǎo)炸彈依然是一個不那么可靠的東西，需要付出大量的技術(shù)攻關(guān)和進行電子對抗，并且價格高昂。
除了轟炸機型號外，“彩虹”也被衍生出了眾多輔助型號，包括可攜帶約50噸燃油的TA400加油機和可攜帶至少60噸煤油的TA400S加油機（以上均包括自身燃油）——“彩虹”可能是僅有的能以400節(jié)以上的速度巡航的活塞加油機，這些型號在壽命耗盡前為德國和歐聯(lián)戰(zhàn)術(shù)空軍服役了很久；作為反潛機、巡邏轟炸機，TA400也擁有著相當強大的巡航和掛載能力。龐大的機身空間也能夠攜帶大量的電子設(shè)備和操作員。除此以外，也可以作為運輸機運輸單體尺寸不超限的貨物和人員，可以攜帶約20噸或近百名士兵。
在軍隊以外，“彩虹”也是相當成功的?；贔W300原型機、未加長的機體制造的第一批客運型“彩虹”正常情況下可以在豪華客艙中搭載約四十位乘客、電加熱廚房和全套娛樂設(shè)施，或者普通客艙中容納超過70名乘客。在戰(zhàn)爭開始前的短暫歲月里，漢莎航空公司憑借著它們統(tǒng)治了北大西洋航線：在順風(fēng)情況下，僅需要8個小時便能從紐約飛到歐洲，逆風(fēng)的情況下航程也只需要不到10個小時，而且在任何情況下都無需降落加油，這是曾經(jīng)無法想象的。除了速度以外，龐大的客艙、豪華的服務(wù)、舒適的高飛行高度都大大增加了其吸引力，希望體驗她的乘客絡(luò)繹不絕，一票難求。
除了漢莎航空公司憑借著本土便利優(yōu)先獲得了一批“彩虹”以外，斯堪、意大利、尼德蘭和阿根廷的航空公司也收到了其訂單中的一部分，開始在其旗艦航線上運營，中國人也趕在戰(zhàn)前收到了他們的第一架“彩虹”。對于其他與德國沒那么友好的國家來說，他們的航空公司似乎必須等待一些時間，然而戰(zhàn)爭很快將這個時間延長到整整四年。
和軍方的型號一樣，“彩虹”客機型主要也是延長過的型號，可以在豪華客艙里容納超過50人、或經(jīng)濟艙內(nèi)攜帶近百名乘客。更大的起飛重量讓載荷航程大為擴展，“彩虹”可以開始運營超長程航線，比如從歐洲直飛布宜諾斯艾利斯、開普敦、新加坡等等，幾乎全球沒有地方是不能抵達的。動力的升級使巡航速度達到了超過400節(jié)，順風(fēng)飛越大西洋的時間甚至只需要不到7個小時，不慢于許多噴氣機，而它們很少能做到逆風(fēng)不經(jīng)?？缭奖贝笪餮螅灰f更遠的航線了。戰(zhàn)爭結(jié)束后，數(shù)以千計的軍剩機體讓運營“彩虹”成為了相當劃算的選擇，全新的、進一步加長的“彩虹”則有更高的經(jīng)濟效益，這些“彩虹”構(gòu)成了戰(zhàn)后航空繁榮的最初承載者。
然而，隨著噴氣客機的逐漸成熟，新一代大型噴氣式客機也擁有了不經(jīng)停逆風(fēng)飛越大西洋的能力，有著更寬更大的機身，能夠運載更多的乘客。在這樣的情況下，噪音較大、容量較小的“彩虹”的競爭力就降低很多了，噴氣型則因為喪失了油耗和航程的優(yōu)勢，也沒有取得太大的成功。當然，直到巨型噴氣式客機出現(xiàn)之前，“彩虹”依然是僅有的能運營超遠程直航航線的客機，在戰(zhàn)后活躍了近20年才逐漸退出舞臺。
