Bên trong chiếc B-29 Superfortress, tháng 6 năm 1944. Buồng áp lực phía sau máy bay, trang bị 4 giường nghỉ cho đội bay có cơ hội nghỉ ngơi trong các phi vụ kéo dài.

Sản xuất chiếc B-29 là một công việc phức tạp; bao gồm 4 dây chuyền lắp ráp chính: hai của Boeing tại Renton, Washington và Wichita, Kansas, một xưởng của Bell tại Marietta, Georgia ("Bell-Atlanta"), và xưởng của Martin tại Omaha, Nebraska ("Martin-Omaha"). Hằng ngàn nhà thầu phụ tham gia vào kế hoạch. Vì thiết kế rất tiên tiến, những yêu cầu mang tính thách đố, áp lực sản xuất nặng nề, việc phát triển chịu nhiều sự cố. Ngày 18 tháng 2 năm 1943 chiếc nguyên mẫu thứ hai bị rơi trong khi thử nghiệm do cháy động cơ lan rộng ra cánh, khiến 10 nhân viên phi hành thiệt mạng cộng thêm 20 người trên mặt đất của nhà máy đồ hộp Frye nằm ở phía bắc sân bay Boeing. Những thay đổi trong sản xuất nhiều đến mức vào đầu năm 1944, B-29 ra khỏi dây chuyền sản xuất sẽ bay trực tiếp đến kho cải tiến nơi nó sẽ được tích hợp những thay đổi mới nhất. Kiểu 'trận chiến Kansas' này (một chương trình cải tiến loại trừ lỗi nhằm có đủ máy bay trang bị cho 4 phi đoàn vào ngày 1 tháng 1 năm 1944) suýt nhận chìm cả chương trình, nếu như không có sự can thiệp trực tiếp của tướng Hap Arnold. Mất thêm gần cả năm trước khi chiếc máy bay có thể hoạt động được với đủ độ tin cậy.

Nguyên nhân thường gặp nhất của những tai nạn thê thảm và vấn đề bảo trì nhức đầu là của động cơ. Cho dù sau này động cơ Wright R-3350 trở thành cỗ máy tin cậy của những máy bay cánh quạt lớn, những kiểu mẫu đầu tiên của nó đầy dẫy những vấn đề nguy hiểm về độ tin cậy, phần lớn là do áp lực phải đưa B-29 vào hoạt động càng sớm càng tốt. Nó có một tỉ lệ động lực/khối lượng rất tốt, nhưng phải trả giá bằng độ tin cậy kém. Tệ hơn, vỏ nắp động cơ do Boeing thiết kế lại quá hẹp (với mong muốn cải thiện tính năng khí động học), và nắp thường xuyên bị rung động trong gần suốt chuyến bay. 18 xy lanh bố trí thành vòng tròn hai hàng trước và sau rất sít sao, trở nên quá nóng do không đủ không khí làm mát, khiến các van xả trở nên vô hiệu.

Những điểm yếu này phối hợp lại làm động cơ thường xuyên quá nóng ở tải trọng chiến đấu, nhất là khi lấy độ cao sau khi cất cánh. Van xả không đóng kín làm thất thoát hỗn hợp khí nhiên liệu khi đốt cháy, hoạt động như đèn hàn đốt các trục van, dẫn đến cháy động cơ nếu không được dập lửa kịp lúc. Vỏ sau của động cơ được chế tạo từ hợp kim magnesium thường dễ bắt lửa, bốc cháy và lan sang toàn bộ cánh trong vòng 90 giây, là nguyên nhân của các tai nạn thê thảm.

Vấn đề này không được giải quyết triệt để cho đến lúc máy bay được gắn động cơ hoàn toàn mới Pratt & Whitney R-4360 'Wasp Major' trên phiên bản cải tiến B-29D (B-50), vốn quá trễ để phục vụ trong Thế Chiến II. Các biện pháp tạm thời bao gồm gắn những bọc nhỏ trên cánh quạt nhằm tăng luồng khí mát thổi qua động cơ và những vách ngăn hướng luồng khí trực tiếp đến các van xả. Lượng dầu máy bơm đến các van cũng được gia tăng, và chống rò rỉ dầu động cơ. Việc bảo trì được tăng cường, kiểm soát trước bay nhằm phát hiện van hỏng, thay 5 xy lanh đầu tiên sau 25 giờ bay và thay cho toàn bộ động cơ sau 75 giờ.

Các phi công kinh nghiệm thường mô tả chuyến bay sau khi cất cánh là nỗ lực tối đa nhằm đạt tốc độ, trong khi thông thường là ưu tiên lấy độ cao. Động cơ bố trí thành vòng tròn cần có luồng không khí làm mát, và việc không tăng nhanh được tốc độ càng sớm càng tốt sẽ làm hỏng động cơ và nguy cơ cháy.

Trong chiến tranh, B-29 có khả năng bay cao đến 40.000 ft ở tốc độ bay thực đến 350 mph. Đây là biện pháp phòng thủ tốt nhất, vì máy bay tiêm kích thời ấy hiếm khi bay cao đến đó, và ít chiếc có thể theo kịp nếu nó ở sẵn đó và chờ đợi. Chỉ có những pháo phòng không hạng nặng mới bắn tới và vì Phe Trục không có những ngòi nổ tiếp cận, việc bắn trúng máy bay gần như là không thể. Đội bay được hưởng ưu điểm của khoang lái điều áp toàn bộ, lần đầu tiên áp dụng cho máy bay ném bom. Khoang lái và mũi máy bay được điều áp, nhưng những nhà thiết kế phải đối mặt quyết định có nên điều áp khoang chứa bom, sẽ phải làm giảm áp khi ném bom. Giải pháp là giữ khoang bom không điều áp, và thiết kế một đường hầm ngang qua 2 khoang chứa bom. Đường hầm nối 2 khu vực được điều áp trước và sau máy bay, và cũng được điều áp, giúp đội bay di chuyển giữa 2 khu vực.

Điều khiển bay

Một chiếc Superfortress quay về sau một phi vụ huấn luyện

Khi bay, phi công ra các lệnh về thông số của động cơ và góc cánh (gần giống như thuyền trưởng ra các lệnh đến buồng máy tàu), thay vì trực tiếp đẩy cần ga và bật các điều khiển cánh. Một cải tiến khác nữa là các tính toán đội bay phải thực hiện trước và trong chuyến bay. Trước B-29, các quy trình bay chỉ đưa ra ước lượng gần đúng các thông số, và phi công phải dựa trên bản năng và kinh nghiệm để thao tác. Quy trình bay của B-29 cung cấp các bảng biểu để tính toán tốc độ cất cánh và hạ cánh dựa trên trọng lượng, cao độ và nhiệt độ. Tìm ra được các thông số động cơ tối ưu khi bay đường trường cần tham khảo cao độ, nhiệt độ bên ngoài, trọng lượng máy bay và tốc độ bay thực. Thông số động cơ phải được tính lại sau mỗi 2 giờ hay mỗi khi thay đổi độ cao. Kiểu tính toán này trở nên thông thường đối với hàng không dân dụng và quân sự ngày nay, nhưng là một sáng tạo rất đột phá vào thời kỳ 1944. Lợi ích nó mang lại cho việc tăng tầm bay và tính năng bay hoàn toàn không thể chối cãi được.

Đa số phi công thấy kiểu máy bay B-29 này khá dễ chịu, tuy nhiên những cần điều khiển của nó không được trợ lực nên rất nặng, đòi hỏi người khá khỏe để vận hành (Higham 1975). Cho dù nó có thể bay chỉ với 2 động cơ khi ở trên không, máy bay bị ảnh hưởng do động cơ bị quá nóng khi bay cách đó; nhiều chiếc B-29 bị rơi tại Saipan sau khi hỏng 1 động cơ lúc cất cánh với tối đa tải trọng.

Bản sao của Xô Viết

Biết được sự hiện hữu của một chương trình B-29 bí mật thông qua những tiết lộ của Đại úy Eddie Rickenbacker trong chuyến thăm chính thức đến Nga năm 1943, Liên Xô khởi sự một chiến dịch do thám rộng rãi nhằm tìm thông tin về thiết kế mới này. Sau đó 3 chiếc Superfortress sau những phi vụ trên đất Nhật bị hư hại trong chiến đấu, và bị bắt buộc phải hạ cánh khẩn cấp trên lãnh thổ Xô Viết. Chúng cung cấp những kiểu mẫu cần thiết cho một vụ sao chép kỹ thuật, giúp một bước nhảy vượt về chất lượng trong thiết kế hàng không của Nga. Đến năm 1947, Liên Xô khởi sự có chiếc Tupolev Tu-4 ném bom và chiếc Tupolev Tu-70 vận tải là bản sao của chiếc B-29.[5][6][7]