Поддержки Tomcat 7, служащие статическим файлам за пределами ВОЙНЫ. Посмотрите здесь (укажите 4.) Вы попробовали его?
Можно ли подтвердить, что это - Tomcat, который генерирует такую задержку (например, использующий журнал доступа Tomcat)? Не должно быть трудно коррелировать медленно загружаемый файл с записью во входе в систему доступа сторона сервера.
Что потоки HTTP делают во время теста? Было бы удивительно вывести отслеживания стека, когда это явление происходит. Если Вы видите, что некоторый ресурс чрезмерно занимает много времени, чтобы загрузить, просто выполнить дамп и найти виновный поток (с настроенным журналом доступа, можно распечатать имя потока).