Variantes norteamericanas del P-51 Mustang

El prototipo del Mustang, denominado NA-73X, fue presentado por North American Aviation el 9 de septiembre de 1940, aunque sin motor, y realizó su primer vuelo el 26 de octubre siguiente. ^{[ 1 ]} El Mustang fue diseñado originalmente para usar un motor Allison V-1710 apto para volar a baja altitud . A diferencia de los modelos posteriores, los Mustang con motor Allison se caracterizaban por tener la toma de aire del carburador ubicada en la superficie dorsal del morro, justo detrás de la hélice.

El primer contrato de producción fue adjudicado por los británicos para 320 cazas NA-73, denominados Mustang Mk I por la Comisión de Compras Británica ; pronto siguió un segundo contrato británico, que solicitaba 300 cazas Mustang Mk I más (NA-83). También se hicieron arreglos contractuales para que dos aeronaves del primer pedido fueran entregadas al USAAC para su evaluación; estos dos fuselajes, 41-038 y 41-039 respectivamente, fueron designados XP-51 . ^{[ 2 ]} Los primeros Mustang Mk I de la RAF fueron entregados al Escuadrón 26 en la RAF Gatwick en febrero de 1942 ^{[ 3 ]} e hicieron su debut en combate el 10 de mayo de 1942. Con su largo alcance y excelente rendimiento a baja altitud, fueron empleados eficazmente para tareas de reconocimiento táctico y ataque a tierra sobre el Canal de la Mancha , pero se consideró que tenían un valor limitado como cazas debido a su pobre rendimiento por encima de los 15 000 pies (4600 m) .  

Los Mustang de la RAF (Mk I, que no tenían capacidad para tanques de combustible externos) hicieron historia el 22 de octubre de 1942, cuando escoltaron a 22 bombarderos medianos Vickers Wellington en una incursión diurna a Alemania, convirtiéndose así en los primeros cazas monoplaza de la RAF en sobrevolar el país durante la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 4 ]}

El primer pedido estadounidense de 150 P-51, designados NA-91 por North American, fue realizado por el Ejército de los EE. UU. el 7 de julio de 1940. ^{[ 5 ]} Esto fue en nombre de la RAF en un acuerdo de Préstamo y Arriendo . ^{[ 6 ]} Todos menos los últimos 57 fueron a parar a los británicos. Después del ataque a Pearl Harbor , la USAAF "retuvo" estos Mustang Mk IA para su propio uso. ^{[ 7 ]} Cincuenta y cinco de estos P-51-1 fueron equipados con un par de cámaras K.24 en el fuselaje trasero para reconocimiento táctico a baja altitud y redesignados F-6A (la "F" de fotográfico, aunque confusamente también se todavía se hace referencia a ellos como P-51 o P-51-1 ^{[ 7 ]} ). Dos mantuvieron su designación P-51-1 y fueron utilizados para pruebas por la USAAF.

Dos XP-51 (números de serie 41-038 y 41-039 ) reservados para pruebas llegaron a Wright Field el 24 de agosto y el 16 de diciembre de 1941, respectivamente. ^{[ nb 1 ]} El pequeño tamaño de este primer pedido reflejaba el hecho de que lo que se conocía como USAAC hasta finales de junio de 1941 ^{[ 8 ]} seguía siendo una organización relativamente pequeña y con escasos recursos en tiempos de paz. Tras la reorganización de USAAC a finales de junio de 1941 en las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos , aproximadamente seis meses antes de que el ataque a Pearl Harbor cambiara de la noche a la mañana la perspectiva de Estados Unidos con respecto a su participación en hostilidades globales contra el Eje , se tuvo que dar prioridad a la construcción de tantos cazas existentes —P-38, P-39 y P-40— como fuera posible, al tiempo que se entrenaba a pilotos y otro personal, lo que significó que la evaluación del XP-51 no comenzó de inmediato. Sin embargo, esto no significó que se descuidara, ni que las pruebas y la evaluación se manejaran de forma inadecuada. ^{[ 9 ]}

Los 150 NA-91 fueron designados P-51 por la recién formada USAAF y se les denominó inicialmente Apache , aunque este nombre pronto se descartó y se adoptó en su lugar el nombre de la RAF, Mustang. A la USAAF no le gustó el armamento mixto de los Mustang I británicos y en su lugar adoptó un armamento de cuatro cañones Hispano Mk II  de cañón largo de 20 mm (0,79  pulgadas) , eliminando las armas de calibre .50 (12,7 mm) montadas en la boca del cañón. Los británicos designaron este modelo como Mustang Mk IA , y equiparían a varios con un equipo similar. ^{[ 10 ]} 

Pronto se hizo evidente que el rendimiento del Mustang, si bien era excepcional hasta los 4600 m (la altitud crítica del compresor ) , se reducía notablemente a altitudes mayores. Esto se debía a que el compresor de una sola velocidad y una sola etapa instalado en el V-1710 había sido diseñado para producir la máxima potencia a baja altitud; por encima de ella, la potencia disminuía rápidamente. Antes del proyecto Mustang, el Cuerpo Aéreo del Ejército de los Estados Unidos (USAAC) había encargado a Allison que se centrara principalmente en los turbocompresores, en colaboración con General Electric ; estos turbocompresores demostraron ser fiables y capaces de proporcionar aumentos de potencia significativos en el Lockheed P-38 Lightning y otros aviones de gran altitud, en particular en los bombarderos cuatrimotores del Cuerpo Aéreo. La mayoría de los demás usos del compresor Allison eran para diseños de baja altitud, donde un compresor más sencillo sería suficiente. Instalar un turbocompresor en el Mustang resultó poco práctico, y Allison se vio obligada a utilizar el único compresor disponible. A pesar de esto, la avanzada aerodinámica del Mustang demostró ser ventajosa, ya que el Mk I era aproximadamente 48 km/h (30 mph ) más rápido que los Curtiss P-40 Warhawk contemporáneos que utilizaban el mismo motor V-1710-39 (que producía 1220 hp (910 kW ; 1240 PS ) a 3200 m (10 500 pies) , impulsando una hélice Curtiss-Electric de tres palas y 3,20 m ( 10 pies 6 pulgadas ) de diámetro). ^{[ 11 ]} El Mk I era 30 mph (48 km/h) más rápido que el Supermarine Spitfire Mk Vc a 5000 pies (1500 m) y 35 mph (56 km/h) más rápido a 15000 pies (4600 m) , a pesar del motor más potente del avión británico (el Rolls-Royce Merlin 45, que producía 1470 hp (1100 kW; 1490 PS) a 9250 pies (2820 m) . ^{[ 12 ]}                         

Aunque a menudo se ha afirmado que el bajo rendimiento del motor Allison por encima de los 4600 m (15 000 pies ) fue una sorpresa y una decepción para la RAF y la USAAF, esto debe considerarse un mito; los ingenieros aeronáuticos de la época eran perfectamente capaces de evaluar correctamente el rendimiento del motor y el sobrealimentador de una aeronave. ^{[ 13 ]} Como prueba de ello, a mediados de 1941, los fuselajes 93 y 102 del pedido NA-91 fueron destinados a ser apartados y equipados y probados con motores Packard Merlin (la versión fabricada en EE. UU. del Merlin), recibiendo cada uno la designación XP-51B . ^{[ 14 ]}  

El 23 de junio de 1942 se firmó un contrato para la fabricación de 1200 P-51A (NA-99). El P-51A utilizaba el nuevo motor Allison V-1710-81, una evolución del V-1710-39, que impulsaba una hélice Curtiss-Electric de tres palas y 3,28 m de diámetro . El armamento se modificó a cuatro ametralladoras Browning de 12,7 mm, dos en cada ala, con un máximo de 350 proyectiles por arma para las ametralladoras interiores y 280 proyectiles por arma para las exteriores. Se realizaron otras mejoras en paralelo con el A-36, incluyendo una entrada de conducto de aire fija y mejorada que reemplazó el accesorio móvil de los modelos Mustang anteriores y la instalación de soportes en las alas capaces de transportar tanques de combustible externos de 75 o 150 galones estadounidenses (62 o 125 galones imperiales ; 280 o 570 litros) , aumentando el alcance máximo de traslado a 2740 millas (4410 km) con los tanques de 150 galones estadounidenses (120 galones imperiales ; 570 litros) . La velocidad máxima se elevó a 409 mph (658 km/h) a 10 000 pies (3000 m) . La USAAF recibió 310 y la RAF 50 (como Mustang II) antes de que la producción se convirtiera a producir el P-51B con motor Merlin. ^{[ 15 ]}                     

El A-36A fue el primer avión basado en la estructura del 'Mustang' encargado por el Gobierno de EE. UU. específicamente para su uso por la USAAF. NAA encontró un contrato vacante de 'bombarderos en picado' de la USAAF, que obtuvo principalmente por iniciativa propia. De esta manera, NAA pudo mantener abiertas las bahías de producción con la esperanza de que la USAAF hiciera pedidos para él como caza. ^{[ 6 ]} El 16 de abril de 1942, el oficial de proyecto de cazas Benjamin S. Kelsey encargó 500 A-36A , un rediseño que incluía seis ametralladoras M2 Browning de  .50 in (12,7  mm) , frenos de picado y la capacidad de transportar dos bombas de 500 lb (230 kg). Kelsey hubiera preferido comprar más cazas, pero en cambio estaba dispuesto a iniciar un mayor nivel de producción de Mustang en North American utilizando fondos de la USAAF destinados a aviones de ataque a tierra cuando ya se habían asignado fondos para aviones de persecución. ^{[ 16 ]} Fue el primer fuselaje de la "familia" Mustang en ser capaz de transportar tanques de combustible externos.  

Los 500 aviones fueron designados A-36A (NA-97). Este modelo se convirtió en el primer Mustang de la USAAF en entrar en combate. Un avión (número de serie británico EW998 ) fue entregado a los británicos, quienes lo denominaron Mustang Mk I (bombardero en picado) .

En abril de 1942, la Unidad de Desarrollo de Combate Aéreo (AFDU) de la RAF probó el Mustang y determinó que su rendimiento era insuficiente a gran altitud. Por ello, se planeó utilizarlo para reemplazar al P-40 en los escuadrones del Comando de Cooperación del Ejército , pero el oficial al mando quedó tan impresionado con su maniobrabilidad y velocidad a baja altitud que invitó a Ronnie Harker (del centro de pruebas de vuelo de Rolls-Royce ) a pilotarlo. Los ingenieros de Rolls-Royce pronto se dieron cuenta de que equipar el Mustang con un motor Merlin 61 de gran altitud, con su sobrealimentador de dos etapas y dos velocidades, mejoraría sustancialmente su rendimiento. La compañía comenzó a convertir cinco aeronaves como el Mustang Mk X con el Merlin 65. Aparte de la instalación del motor, que utilizó soportes de motor hechos a medida diseñados por Rolls-Royce e inicialmente la hélice Rotol de cuatro palas de 10 pies 9 pulgadas (3,28 m) de diámetro de un Spitfire Mk IX , ^{[ 17 ]} el Mk X fue una adaptación directa del fuselaje del Mk I, manteniendo el mismo diseño de conducto del radiador. El Vicejefe del Estado Mayor del Aire , el Mariscal del Aire Sir Wilfrid R. Freeman , presionó enérgicamente para obtener Mustangs con motor Merlin, insistiendo en que dos de los cinco Mustang X experimentales fueran entregados a Carl Spaatz para pruebas y evaluación por la Octava Fuerza Aérea de los EE. UU . en Gran Bretaña. ^{[ 18 ]} La mejora del rendimiento a gran altitud fue notable: un Mk X ( número de serie AM208 ) alcanzó 433 mph (376 nudos; 697 km/h) a 22 000 pies (6700 m) con el sobrealimentador completo, y el AL975 se probó a un techo absoluto de 40 600 pies (12 400 m) . ^{[ 19 ]}          

Los dos XP-51B ^{[ nb 2 ]} fueron una conversión más completa que el Mustang X, con una instalación de motor hecha a medida y un rediseño completo del conducto del radiador. La estructura del avión en sí fue reforzada, con el fuselaje y el área de montaje del motor recibiendo más cuadernas debido al mayor peso de 355 lb (161 kg) del Packard V-1650-3 en comparación con el V-1710. La cubierta del motor fue completamente rediseñada para albergar el Packard Merlin, que, debido al radiador del intercooler montado en la carcasa del sobrealimentador, era 5 in (130 mm) más alto y usaba un carburador de tiro ascendente , en lugar de la variedad de tiro descendente del Allison. ^{[ 21 ]} El nuevo motor impulsaba una hélice Hamilton Standard de cuatro palas de 11 ft 2 in (3,40 m) de diámetro que presentaba manguitos de caucho moldeado duro. ^{[ 22 ]} Para satisfacer las mayores necesidades de refrigeración del Merlin, se diseñó un nuevo conducto en el fuselaje. Este albergaba un radiador más grande, que incorporaba una sección para el refrigerante del sobrealimentador, y, delante de este y ligeramente más abajo, se alojaba un enfriador de aceite en un conducto secundario que aspiraba aire a través de la abertura principal y lo expulsaba mediante una compuerta de salida independiente. ^{[ 23 ]}       

Un "ruido en el conducto" escuchado por los pilotos en vuelo en el prototipo P-51B dio como resultado una prueba a escala real en el túnel de viento del Laboratorio Aeronáutico Ames de la NACA . Esto se llevó a cabo insertando el avión, con los paneles exteriores del ala retirados, en el túnel de viento de 16 pies. Un ingeniero de pruebas se sentaba en la cabina con el túnel de viento en funcionamiento y escuchaba el ruido del conducto. Finalmente se descubrió que el ruido podía eliminarse aumentando la separación entre la superficie inferior del ala y el borde superior del conducto del sistema de refrigeración de 1 a 2 pulgadas (25 a 51 mm) . Concluyeron que parte de la capa límite en la superficie inferior del ala estaba siendo ingerida por la entrada y separándose, lo que hacía vibrar el radiador y producía el ruido. ^{[ 24 ]} La entrada del P-51B de producción se bajó aún más, para dar una separación de 2,63 pulgadas (67 mm) de la parte inferior del ala. Además, se eliminó el estante sobre la cara del enfriador de aceite y se retrajo el borde de entrada. ^{[ 25 ]}    

Se decidió que los nuevos P-51B (NA-102) continuarían con el mismo armamento y carga de munición que el P-51A, mientras que la instalación del soporte de bombas/tanque externo de salida se adaptó del A-36 Apache; los soportes tenían capacidad para transportar hasta 500 lb (230 kg) de armamento y también estaban preparados para tanques de salida. Las ametralladoras se apuntaban mediante la mira reflectora N-3B iluminada eléctricamente , equipada con un cabezal A-1 que permitía usarla como mira de ametralladora o de bomba variando el ángulo del cristal reflector. ^{[ 26 ]} Los pilotos también tenían la opción de tener miras de anillo y de punto montadas en las cuadernas superiores del capó del motor. Esta opción se descontinuó con el P-51D. ^{[ 27 ]}  

El primer XP-51B voló el 30 de noviembre de 1942. ^{[ 28 ]} Las pruebas de vuelo confirmaron el potencial del nuevo caza, con el techo de servicio elevado en 10 000 pies (3000 m) , con la velocidad máxima mejorada en 50 mph (43 nudos; 80 km/h) a 30 000 pies (9100 m) . La producción estadounidense comenzó a principios de 1943 con el P-51B (NA-102) fabricado en Inglewood, California , y el P-51C (NA-103) en una nueva planta en Dallas, Texas, que estaba en funcionamiento para el verano de 1943. ^{[ nb 3 ]} La RAF denominó a estos modelos Mustang Mk III . En las pruebas de rendimiento, el P-51B alcanzó 441 mph (383 nudos; 710 km/h) a 30 000 pies (9100 m) . ^{[ 29 ]} Además, el mayor alcance posible gracias al uso de tanques de combustible externos permitió que el Mustang propulsado por el motor Merlin se introdujera como escolta de bombarderos con un radio de combate de 750 millas (1210 km) utilizando dos tanques de combustible externos de 75 galones estadounidenses (62 galones imperiales ; 280 L) de construcción de chapa metálica estampada de dos piezas. ^{[ 29 ]}                   

El alcance se incrementaría aún más con la introducción de un tanque de combustible autosellante de 85 galones estadounidenses (71 galones imperiales ; 320 L) detrás del asiento del piloto, comenzando con el P-51B-5-NA ("bloque 5"). Cuando este tanque estaba lleno, el centro de gravedad del Mustang se desplazaba peligrosamente cerca del límite posterior. Como resultado, las maniobras se restringían hasta que el tanque se reducía a unos 25 galones estadounidenses (21 galones imperiales ; 95 L) y se habían soltado los tanques externos. Los problemas con el "cabalgo" a alta velocidad de los P-51B y P-51C con los tanques del fuselaje llevarían al reemplazo de los elevadores cubiertos de tela por superficies cubiertas de metal y una reducción de la incidencia del plano de cola. ^{[ 30 ]} Con los tanques del fuselaje y las alas, más dos tanques de salida de 75 galones estadounidenses (62 galones imperiales ; 280 L) , el radio de combate era de 880 millas (1420 km) . ^{[ 29 ]}                 

A pesar de estas modificaciones, los P-51B y P-51C, así como los más recientes P-51D y P-51K, presentaban problemas de manejo a baja velocidad que podían provocar un "giro brusco" involuntario bajo ciertas condiciones de velocidad, ángulo de ataque, peso bruto y centro de gravedad. Varios informes de accidentes describen P-51B y P-51C estrellándose debido a que los estabilizadores horizontales se desprendieron durante las maniobras. Como consecuencia de estos problemas, se fabricó un kit de modificación que incluía una aleta dorsal. Un informe indicaba: "A menos que se instale una aleta dorsal en los aviones P-51B, P-51C y P-51D, puede producirse un giro brusco al intentar un tonel lento. El estabilizador horizontal no resistirá los efectos de un giro brusco. Para evitar que esto vuelva a ocurrir, el estabilizador debe reforzarse de acuerdo con la Orden Técnica 01-60J-18 del 8 de abril de 1944 y debe instalarse una aleta dorsal. Los kits de aleta dorsal se están poniendo a disposición de las unidades en el extranjero".

Los kits de aleta dorsal estuvieron disponibles en agosto de 1944, y se ofrecían como modificaciones para los P-51B y P-51C (aunque rara vez se usaban en los Mustang "razorback" -B y -C), y para los primeros P-51D y P-51K que no se habían construido con ellos. También se incorporó un cambio en las aletas compensadoras del timón , lo que ayudaría a evitar que el piloto sobrecontrolara la aeronave y creara cargas excesivas en la unidad de cola. ^{[ 31 ]}

Una de las pocas quejas que quedaban sobre el avión propulsado por Merlin era la mala visibilidad trasera. La estructura de la cabina, que era la misma que la de los Mustangs con motor Allison, estaba compuesta por paneles planos enmarcados; el piloto entraba o salía de la cabina bajando el panel lateral izquierdo y subiendo el panel superior derecho. La cabina no se podía abrir en vuelo y los pilotos altos, en particular, se veían obstaculizados por el espacio limitado para la cabeza. ^{[ 30 ]} Para mejorar, al menos parcialmente, la visibilidad desde el Mustang, los británicos habían modificado en el campo algunos Mustangs con cabinas transparentes y deslizantes llamadas capotas Malcolm (diseñadas por R Malcolm & Co ), cuyo diseño también había sido adoptado por la propia versión F4U-1D de la Armada de los EE. UU. del Vought F4U Corsair en abril de 1944.

La nueva estructura era una moldura de plexiglás sin marco ^{[ nb 4 ]} que se abombaba hacia afuera en la parte superior y los lados, aumentando el espacio libre y permitiendo una mayor visibilidad hacia los lados y la parte trasera. ^{[ 30 ]} Debido a que la nueva estructura se deslizaba hacia atrás sobre rieles, podía abrirse en vuelo. El mástil de antena detrás de la cabina fue reemplazado por una antena tipo látigo que se montó más hacia atrás y se desplazó hacia la derecha. La mayoría de los Mk III británicos estaban equipados con capotas Malcolm. Varios grupos de servicio estadounidenses "adquirieron" los kits de conversión necesarios y algunos P-51B/P-51C estadounidenses aparecieron con la nueva cabina, aunque la mayoría continuó utilizando las cabinas originales con marco. ^{[ 30 ]}

Los P-51B y P-51C comenzaron a llegar a Inglaterra en agosto y octubre de 1943. Las versiones P-51B/P-51C fueron enviadas a 15 grupos de cazas que formaban parte de las Fuerzas Aéreas Octava y Novena en Inglaterra y de las Fuerzas Aéreas Duodécima y Decimoquinta en Italia (el sur de Italia estaba bajo control aliado a finales de 1943). Otros despliegues incluyeron el Teatro de Operaciones China-Birmania-India (CBI). El primer grupo en volar el P-51 en operaciones fue el 354.º Grupo de Operaciones ; su primera misión de escolta de larga distancia se realizó el 15 de enero de 1944. ^{[ 32 ]}

Los estrategas aliados no tardaron en aprovechar el caza de largo alcance como escolta de bombarderos. Gracias en gran medida al P-51, a finales de 1943 fue posible realizar bombardeos diurnos en lo profundo del territorio alemán sin sufrir pérdidas prohibitivas de bombarderos.

Varios aviones P-51B y P-51C fueron equipados para reconocimiento fotográfico y designados como F-6C .

Tras la experiencia en combate, la serie P-51D introdujo una cabina en forma de lágrima o burbuja para corregir los problemas de mala visibilidad hacia la parte trasera de la aeronave. ^{[ 33 ]} En Estados Unidos, se habían desarrollado nuevas técnicas de moldeo para crear transparencias aerodinámicas en la nariz de los bombarderos. North American diseñó una nueva cabina aerodinámica de plexiglás para el P-51B, que posteriormente se convirtió en la cabina de burbuja en forma de lágrima. A finales de 1942, el décimo P-51B-1-NA de producción fue retirado de las líneas de montaje. Desde el parabrisas hacia atrás, el fuselaje fue rediseñado reduciendo las cuadernas traseras del fuselaje a la misma altura que las que se encuentran delante de la cabina; la nueva forma se integró con la unidad de cola vertical. ^{[ 34 ]} Un nuevo estilo de parabrisas más simple, con un parabrisas antibalas en ángulo montado sobre dos piezas laterales planas, mejoró la visión frontal, mientras que la nueva cabina resultó en una visibilidad panorámica excepcional. Las pruebas en túnel de viento de un modelo de madera confirmaron que la aerodinámica era correcta. ^{[ 34 ]}

El nuevo modelo Mustang también tenía un alerón rediseñado; las modificaciones en los cierres del tren de aterrizaje y en los mecanismos de retracción de las puertas interiores implicaron la adición de un filete adicional delante de cada uno de los compartimentos de las ruedas, lo que aumentó la superficie del alerón y creó una distintiva "curvatura" en los bordes de ataque de la raíz del alerón.

Otras modificaciones en las alas incluyeron nuevas luces de navegación, montadas en las puntas de las alas, en lugar de las luces más pequeñas situadas encima y debajo de las alas de los Mustangs anteriores, y luces de aterrizaje retráctiles que se montaron en la parte posterior de los pozos de las ruedas; estas reemplazaron las luces que anteriormente se habían montado en los bordes de ataque de las alas. ^{[ 36 ]}

El motor era el Packard V-1650-7, una versión fabricada bajo licencia de la serie Rolls-Royce Merlin 60, equipado con un compresor de dos etapas y dos velocidades .

El armamento se incrementó con la adición de dos ametralladoras M2 Browning  AN/M2 de cañón ligero de .50 in (12,7 mm) , la ametralladora pesada estándar utilizada en todos los servicios aéreos estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, lo que elevó el total a seis. El par interior de ametralladoras tenía 400 proyectiles cada una, y las otras tenían 270 proyectiles por arma, para un total de 1880. ^{[ 37 ]} Las ametralladoras M2 de los subtipos B/C estaban montadas con una inclinación axial hacia adentro; este montaje angular había causado problemas con la alimentación de munición y con las vainas y eslabones usados ​​que no salían de las rampas de descarga, lo que provocó quejas frecuentes de que las armas se atascaban durante las maniobras de combate. Las seis M2 del D/K estaban montadas en posición vertical, lo que solucionó los problemas de atasco. Además, las armas se instalaron a lo largo de la línea del diedro del ala , en lugar de paralelas a la línea del suelo como en los Mustang anteriores. ^{[ 38 ] [ nb 6 ]}

Los soportes de las alas instalados en la serie P-51D/P-51K fueron reforzados y podían transportar hasta 1000 lb (450 kg) de armamento, aunque la carga máxima recomendada eran bombas de 500 lb (230 kg) . ^{[ 39 ]} Los modelos posteriores incorporaron pilones de cohetes desmontables bajo las alas, denominados «Zero Rail», para transportar hasta diez cohetes HVAR T64 de 5,0 pulgadas (127 mm) por avión. La mira de tiro se cambió de la N-3B a la N-9 antes de la introducción, en septiembre de 1944, de la mira giroscópica K-14 o K-14A . ^{[ 40 ] [ nb 7 ]} Aparte de estos cambios, las series P-51D y K conservaron el motor V-1650-7 utilizado en la mayoría de las series P-51B/C. ^{[ 42 ]}     

La adición del tanque de combustible del fuselaje de 85 galones estadounidenses (322 l), junto con la reducción del área del nuevo fuselaje trasero, exacerbó los problemas de manejo ya experimentados con la serie B/C cuando se equipaba con el tanque, y llevó a que se añadiera el mismo filete a las versiones -B, -C y las primeras versiones de la serie -D en el campo, para ser rápidamente estandarizado como un componente normal de la estructura del fuselaje trasero en bloques de producción posteriores de la versión -D. ^{[ 36 ]} Los P-51D sin tanques de combustible en el fuselaje estaban equipados con los conjuntos de radio de mando SCR-522-A o SCR-274-N y transmisores de radio SCR-695-A o SCR-515, así como un conjunto de advertencia trasera AN/APS-13 ; ^{[ nb 9 ]} Los P-51D y K con tanques en el fuselaje usaban solo el SCR-522-A y el AN/APS-13. ^{[ 43 ]}

El P-51D se convirtió en la variante más producida del Mustang. Una versión del P-51D construida en Dallas, denominada P-51K, estaba equipada con una hélice Aeroproducts de 3,4 m (11 pies) de diámetro en lugar de la hélice Hamilton Standard de 3,4 m (11,2 pies ) . ^{[ 44 ]} La hélice Aeroproducts de palas huecas no era fiable, debido a problemas de fabricación, con vibraciones peligrosas a máxima potencia y finalmente fue reemplazada por la Hamilton Standard. ^{[ 45 ]} Para la época de la Guerra de Corea, la mayoría de los F-51 estaban equipados con hélices Hamilton Standard "sin manguitos" con palas más anchas y de punta roma. ^{[ 45 ]}    

Las versiones de reconocimiento fotográfico del P-51D y el P-51K fueron designadas F-6D y F-6K respectivamente. La RAF asignó el nombre Mustang Mk IV al modelo P-51D y Mustang Mk IVA a los modelos P-51K. ^{[ 45 ]}

El P-51D/P-51K comenzó a llegar a Europa a mediados de 1944 y rápidamente se convirtió en el principal caza de la USAAF en la zona de operaciones. Se produjo en mayor cantidad que cualquier otra variante del Mustang. Sin embargo, al final de la guerra, aproximadamente la mitad de todos los Mustangs operativos seguían siendo modelos P-51B o P-51C.

En noviembre de 1944, el gobierno australiano decidió encargar Mustangs de fabricación australiana para reemplazar sus Curtiss Kittyhawks y CAC Boomerangs en el teatro de operaciones del Pacífico Sudoccidental . La fábrica de Commonwealth Aircraft Corporation (CAC) en Fishermans Bend , Melbourne, era la única línea de producción del P-51 fuera de Estados Unidos.

En 1944, se enviaron 100 P-51D desde Estados Unidos en forma de kits para inaugurar la producción. A partir de febrero de 1945, CAC ensambló 80 de estos bajo la designación CA-17 Mustang Mark 20, con el primer avión de fabricación australiana volando el 29 de abril de 1945 y el primer avión entregado a la RAAF el 31 de mayo de 1945. ^{[ 46 ]} Los 20 restantes se mantuvieron sin ensamblar como repuestos. Además, también se enviaron 84 P-51K directamente a la RAAF desde Estados Unidos.

A finales de 1946, CAC recibió otro contrato para construir 170 (reducidos a 120) P-51D más por su cuenta; estos, designados CA-18 Mustang Mark 21, Mark 22 o Mark 23, fueron fabricados completamente en la propia empresa, con solo unos pocos componentes provenientes del extranjero. ^{[ 46 ]} Los 21 y 22 utilizaron el Packard V-1650-3 o V-1650-7 de fabricación estadounidense. Los Mark 23, ^{[ nb 10 ]} que siguieron a los 21, fueron propulsados ​​por motores Rolls-Royce Merlin 66 o Merlin 70. Los primeros 26 fueron construidos como Mark 21, seguidos de 66 Mark 23; los primeros 14 Mark 21 fueron convertidos en aviones de caza-reconocimiento, con dos cámaras F24 en posiciones verticales y oblicuas en el fuselaje trasero, encima y detrás del carenado del radiador; La designación de estos Mustangs modificados se cambió de Mark 21 a Mark 22. Catorce Mark 22 adicionales, construidos específicamente para este fin, después de los Mark 23, y propulsados ​​por Packard V-1650-7 o Merlin 68, completaron la producción. ^{[ 46 ]} Todos los CA-17 y CA-18, además de los 84 P-51K, utilizaron números de serie australianos con el prefijo A68.

En octubre de 1953, seis Mustangs, incluido el A68-1 , el primer CA-17 Mk 20 de fabricación australiana, fueron asignados al Centro de Desarrollo de Armas de Largo Alcance en Maralinga, Australia Meridional , para su uso en experimentos destinados a evaluar los efectos de bombas atómicas de baja potencia . Los Mustangs fueron colocados en un aeródromo simulado a aproximadamente 1 km de la torre de explosión donde se detonaron dos bombas de baja potencia. Los Mustangs sobrevivieron intactos. En 1967, el A68-1 fue adquirido por un consorcio estadounidense para su restauración y puesta en condiciones de vuelo; actualmente es propiedad de Troy Sanders. ^{[ 47 ]}  

Después de que la USAF cancelara los pedidos de variantes del P-51H, la RAAF hizo lo mismo, deteniendo 250 CAC CA-21 de fabricación local. ^{[ 48 ]}

Los Mustangs ligeros tenían un nuevo diseño de ala. El perfil aerodinámico se cambió al NACA 66,2-(1.8)15.5 a=.6 en la raíz y al NACA 66,2-(1.8)12 a=.6 en la punta. Estos perfiles aerodinámicos se diseñaron para generar menos resistencia que el anterior NAA/NACA 45-100 . Además, la planta era un trapecio simple, sin extensión del borde de ataque en la raíz. ^{[ 25 ] [ 49 ]}

En 1943, North American presentó una propuesta para rediseñar el P-51D como modelo NA-105, que fue aceptada por la USAAF. Las modificaciones incluyeron cambios en el capó, un tren de aterrizaje simplificado con ruedas más pequeñas y frenos de disco, una cabina más grande y un armamento de cuatro ametralladoras Browning de calibre .50. En total, el diseño era unos 730 kg (1600 lb) más ligero que el P-51D. Schmued describió cómo surgió de una investigación de la USAAF sobre por qué los aviones británicos eran más ligeros que los estadounidenses. Los ingenieros de NAA examinaron los diversos componentes y equipos instalados en los Spitfire. En el curso de esto, NAA descubrió que los factores de carga británicos eran menores que los estadounidenses. Trabajar con factores de carga más bajos les ayudó a reducir el peso de la estructura. ^{[ 50 ]} En vuelos de prueba, el NA-105 alcanzó 790 km/h (491 mph ) a 6400 m (21 000 pies) . La designación XP-51F se asignó a los prototipos propulsados ​​por motores V-1650 (un pequeño número se entregó a los británicos como Mustang V ), y XP-51G a aquellos con motores Merlin RM 14 SM . ^{[ 51 ]}      

Se añadió al programa de desarrollo un tercer prototipo ligero propulsado por un motor Allison V- 1710-119. Esta aeronave fue designada XP-51J . Dado que el motor no estaba suficientemente desarrollado, el XP-51J fue cedido a Allison para su desarrollo. Ninguno de estos prototipos ligeros experimentales llegó a producirse en serie. ^{[ 52 ]}

El P-51H (NA-126) fue el último Mustang de producción, que encarnó la experiencia adquirida en el desarrollo de los aviones XP-51F y XP-51G. Este avión, con pequeñas diferencias respecto al NA-129, llegó demasiado tarde para participar en la Segunda Guerra Mundial, pero llevó el desarrollo del Mustang a su máximo esplendor como uno de los cazas de motor de pistón de producción más rápidos en entrar en servicio. ^{[ 53 ]}

El P-51H utilizaba el nuevo motor V-1650-9, una versión del Merlin que incluía el control automático de sobrealimentación Simmons con inyección de agua, lo que permitía una potencia de emergencia de hasta 2218  hp (1500  kW). Las diferencias con el P-51D incluían un fuselaje más largo y una aleta de cola más alta, lo que reducía la tendencia al cabeceo. También se mejoró el acceso de servicio a las armas y la munición. La cabina se asemejaba al estilo de burbuja del P-51D, sobre una posición de piloto elevada, y la aeronave recibió una nueva hélice con palas más anchas y sin rebordes, y puntas redondeadas para permitir un mejor aprovechamiento de la potencia adicional. Esta hélice era similar a la utilizada en algunos P-51D de producción posterior y en la mayoría de los F-51D de posguerra.

Con una nueva estructura de avión varios cientos de libras más ligera, mayor potencia y un radiador más aerodinámico, el P-51H era más rápido que el P-51D, capaz de alcanzar 410 nudos (470 mph; 760 km/h) a 22.700 pies (6.900 m) . ^{[ 54 ]}     

El P-51H fue diseñado para complementar al Republic P-47N Thunderbolt como avión principal para la planeada invasión de Japón , con 2000 unidades encargadas para ser fabricadas en Inglewood. La producción apenas estaba cobrando impulso, con 555 entregadas cuando terminó la guerra. Los pedidos adicionales, que ya estaban registrados, fueron cancelados. Con la reducción de la producción, las variantes del P-51H con diferentes versiones del motor Merlin se produjeron en cantidades limitadas o se interrumpieron. Estas incluían el P-51L , similar al P-51H pero que utilizaba el motor V-1650-11 de 2270 hp (1690 kW) , que nunca se construyó; y su versión construida en Dallas, el P-51M , o NA-124, que utilizaba el motor V-1650-9A sin inyección de agua y, por lo tanto, con una potencia máxima inferior, del cual se construyó uno de los 1629 pedidos originales, número de serie 45-11743 .  

Aunque algunos P-51H fueron asignados a unidades operativas, ninguno entró en combate durante la Segunda Guerra Mundial y, en la posguerra, la mayoría fueron destinados a unidades de reserva. Un avión fue entregado a la RAF para pruebas y evaluación. El avión con número de serie 44-64192 fue designado BuNo 09064 y utilizado por la Armada de los Estados Unidos para probar diseños de perfiles aerodinámicos transónicos , para luego ser devuelto a la Guardia Nacional Aérea en 1952. El P-51H no se utilizó en combate durante la Guerra de Corea a pesar de sus características de manejo mejoradas, ya que el P-51D estaba disponible en cantidades mucho mayores y era un modelo de eficacia probada.

Muchos de los avances aerodinámicos del P-51 (incluida el ala de flujo laminar) se incorporaron a la siguiente generación de cazas a reacción de North American, el FJ-1 Fury de la Armada y el F-86 Sabre de la Fuerza Aérea . Las alas, el empenaje y la cabina de la primera variante de ala recta del Fury (el FJ-1) y los prototipos preliminares no construidos del P-86/F-86 se parecían mucho a los del Mustang antes de que la aeronave fuera modificada con diseños de alas en flecha.

La potencia nominal de los motores puede variar en función del tipo de sobrealimentador instalado, el tamaño del impulsor o impulsores del compresor y la velocidad de las marchas seleccionada.

En el caso del V-1650 , utilizado a partir del P-51B, se pueden citar dos conjuntos de potencias nominales porque estos motores estaban equipados con sobrealimentadores de dos etapas y dos velocidades; La potencia máxima generada por el V-1650-3 fue de 1490 hp (1110 kW; 1510 PS) a la altitud crítica de 13 750 pies (4190 m) en soplador bajo usando 61 pulgadas (1500 mm) de mercurio (61" Hg) "sobrealimentación". ^{[ 81 ]} La "sobrealimentación" es la presión a la que se comprime la mezcla de aire y combustible antes de ser alimentada a los cilindros del motor ( presión del colector ). Debido a que la presión y la densidad del aire disminuyen con la altitud, la eficiencia de un motor de pistón cae debido a la reducción en la cantidad de aire que puede ser aspirado por el motor; por ejemplo, la densidad del aire a 30 000 pies (9100 m) es ⅓ de la que hay a nivel del mar , por lo que solo ⅓ de la cantidad de aire puede ser aspirado por el cilindro y solo ⅓ del combustible puede ser quemado.         

En el caso del Mustang, el aire que se introduce a presión a través de la entrada de aire del sobrealimentador se comprime primero mediante la primera etapa del sobrealimentador, o compresor de baja presión . El intercooler evita que la mezcla comprimida se caliente demasiado y se inflame antes de llegar a los cilindros, o que se produzca un fenómeno conocido como detonación .

El sistema de dos etapas se refiere al uso de dos impulsores ^{[ nb 12 ]} en un eje de transmisión común, constituyendo en efecto dos sobrealimentadores en serie; un carburador de presión Bendix-Stromberg inyectaba combustible a 5 psi (34 kPa) a través de una boquilla directamente en el sobrealimentador, donde el impulsor de la primera etapa comprimía la mezcla aire/combustible. Esta se alimentaba luego al impulsor más pequeño de la segunda etapa, que comprimía aún más la mezcla. Los impulsores eran accionados por una caja de cambios de dos velocidades de accionamiento hidráulico. ^{[ 82 ]} A altitudes bajas y medias, el sobrealimentador estaba en "bajo soplador" (esto se refería a la velocidad a la que operaban los impulsores). Una vez que la aeronave alcanzaba y ascendía por encima de la altitud crítica establecida ( 20 000 pies (6100 m) para el -3), la potencia comenzaba a disminuir a medida que la presión atmosférica, y por lo tanto el peso del aire, disminuía. Al superarse la altitud crítica, una cápsula aneroide accionada por presión operaba la caja de engranajes, la cual cambiaba a "alta potencia", impulsando los impulsores más rápido y comprimiendo un mayor volumen de la mezcla aire-combustible. ^{[ 83 ] [ nb 13 ]} Esta segunda etapa de soplador requería aproximadamente 200 hp (150 kW; 200 PS) para su funcionamiento. Como resultado, la potencia máxima generada por el V-1650-3 en "alta potencia" era de 1210 hp (900 kW; 1230 PS) a 25 800 pies (7900 m) , utilizando 61" Hg. ^{[ 81 ] [ 84 ]}            

El V-1650-7 utilizado en los P-51B/C posteriores y en el P-51D/K producía un poco más de potencia, pero, debido al uso de relaciones de engranajes ligeramente diferentes para los impulsores, las clasificaciones de altitud crítica de las etapas del sobrealimentador eran más bajas, 8500 pies (2600 m) y 21 400 pies (6500 m) , respectivamente, ya que la experiencia demostró que la mayor parte del combate aire-aire sobre Europa tenía lugar entre estas altitudes. ^{[ 30 ]}    

La potencia del motor también podía variar según el octanaje del combustible de aviación utilizado. Los combustibles de mayor octanaje permitían aumentar la presión de sobrealimentación sin riesgo de preignición o detonación.

En lugar de usar pulgadas de mercurio, los británicos medían la presión de sobrealimentación en psi. Una lectura de +6 significaba que la mezcla de aire/combustible se comprimía a 20,7 psi (6 psi más que una atmósfera ) antes de entrar en el motor; +25 significaba que la mezcla de aire/combustible se comprimía a 39,7 psi.

Al leer las cifras de rendimiento, siempre debe tenerse en cuenta que el peso, la resistencia aerodinámica generada por los diferentes accesorios externos, el estado del fuselaje y/o del motor, y muchos otros factores pueden influir en el desempeño de una aeronave. Por ejemplo, las alas de flujo laminar del P-51 debían mantenerse lo más limpias y lisas posible; incluso daños relativamente menores en los bordes de ataque de las alas podían reducir drásticamente la velocidad máxima. Las cifras de rendimiento más precisas para el P-51 provienen de pruebas realizadas en instalaciones como la Rama de Ingeniería de Pruebas de Vuelo de la USAAF , ubicada en Wright Field cerca de Dayton, Ohio , y, para la RAF, el Establecimiento Experimental de Aviones y Armamento (A&AEE), ubicado en Boscombe Down . North American Aviation realizó sus propias pruebas de rendimiento, al igual que el único otro fabricante del P-51, la Commonwealth Aircraft Corporation (CAC) de Australia.

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