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ノースアメリカンP-51マスタング戦闘機は、初飛行した1940年から第二次世界大戦後まで、 20種類以上の派生型が生産され、その一部は朝鮮戦争やその他のいくつかの紛争でも使用された。
NA-73X と命名されたマスタングの試作機は、エンジンなしではあったものの、1940 年 9 月 9 日にノース アメリカン アビエーション社によってロールアウトされ、翌年の 10 月 26 日に初飛行した。 [ 1 ]マスタングは当初、低高度定格のアリソン V-1710エンジンを使用するように設計されていた。後のモデルとは異なり、アリソンエンジン搭載のマスタングは、プロペラのすぐ後ろ、機首の背面にキャブレターの吸気口が配置されているのが特徴だった。
最初の生産契約は、英国がNA-73戦闘機320機を発注したもので、英国購買委員会はこれをマスタングMk Iと命名した。その後まもなく、英国は2番目の契約を締結し、さらに300機（NA-83）のマスタングMk I戦闘機を発注した。また、最初の発注分から2機を評価のために米国陸軍航空隊に納入する契約も締結された。これらの2機の機体、41-038と41-039は、それぞれXP-51と命名された。[ 2 ]最初のRAFマスタングMk Iは1942年2月にRAFガトウィックの第26飛行隊に納入され[ 3 ] 、1942年5月10日に戦闘デビューを果たした。航続距離が長く、低高度での性能も優れているため、イギリス海峡上空での戦術偵察や地上攻撃任務に効果的に使用されたが、 15,000フィート（4,600メートル）以上の高度での性能が劣るため、戦闘機としての価値は限られていると考えられていた。
1942年10月22日、RAFのムスタング（増槽を装備できないMk I）は、22機のビッカース・ウェリントン中型爆撃機を護衛してドイツへの昼間爆撃を行い、第二次世界大戦中にイギリス上空を飛行した最初のRAF単座戦闘機となり、歴史に名を刻んだ。[ 4 ]
ノースアメリカン社がNA-91と命名したP-51 150機の最初の米国からの発注は、1940年7月7日に米国陸軍によって行われた。 [ 5 ]これはレンドリース協定に基づき、英国空軍のために発注されたものであった。[ 6 ] 最後の57機を除くすべてが英国に渡った。真珠湾攻撃後、米国陸軍航空隊はこれらのムスタングMk IAを自軍用に「保留」した。[ 7 ]これらのP-51-1のうち55機は、戦術的な低空偵察のために後部胴体にK.24カメラ2台を装備し、F-6A（「F」は写真用を意味するが、紛らわしいことにP-51またはP-51-1とも呼ばれることがある[ 7 ]）に再命名された。2機はP-51-1の名称を維持し、米国陸軍航空隊による試験に使用された。
試験用に確保されていた2 機の XP-51 (シリアル41-038と41-039 ) は、それぞれ 1941 年 8 月 24 日と 12 月 16 日にライト フィールドに到着した。 [ nb 1 ]この最初の注文の規模が小さいのは、1941 年 6 月下旬までUSAAC として知られていた組織[ 8 ]が、依然として比較的小規模で資金不足の平時組織であったことを反映している。1941 年 6 月下旬に USAAC が米国陸軍航空軍に再編された後、真珠湾攻撃によって米国が枢軸国に対する世界的な敵対行為に関与するという見通しが一夜にして変わる約 6 か月前に、既存の戦闘機 (P-38、P-39、P-40) をできるだけ多く製造し、同時にパイロットやその他の人員を訓練することが優先されなければならなかったため、XP-51 の評価はすぐには開始されなかった。しかし、これは、XP-51 が無視されたり、試験や評価が不適切に行われたりしたことを意味するものではない。[ 9 ]
150機のNA-91は、新設されたUSAAFによってP-51と命名され、当初はアパッチと名付けられましたが、すぐにこの名前は廃止され、代わりにRAFの名称であるマスタングが採用されました。USAAFはイギリスのマスタングIの混成武装を好まず、代わりに4門の長砲身20mm （.79 インチ）イスパノMk II機関砲を採用し、機首に取り付けられていた.50口径（12.7mm ）機関銃を取り外しました。イギリスはこのモデルをマスタングMk IAと命名し、同様の装備を多数搭載しました。[ 10 ]
マスタングの性能は、15,000フィート（4,600メートル）（スーパーチャージャーの臨界高度定格）までは卓越していたものの、それ以上の高度では著しく低下することがすぐに明らかになった。これは、V-1710に搭載された単速単段スーパーチャージャーが低高度で最大出力を発揮するように設計されていたためであり、それ以上の高度では出力が急速に低下したためである。マスタング計画以前、米国陸軍航空隊はアリソン社にゼネラル・エレクトリック社と共同でターボチャージャーの開発に注力させていた。ターボチャージャーは信頼性が高く、ロッキードP-38ライトニングやその他の高高度航空機、特に陸軍航空隊の4発爆撃機において大幅な出力向上を実現できることが証明された。アリソン社のその他の用途のほとんどは、よりシンプルなスーパーチャージャーで十分な低高度設計であった。マスタングにターボチャージャーを搭載することは非現実的であることが判明し、アリソン社は入手可能な唯一のスーパーチャージャーを使用せざるを得なかった。それにもかかわらず、ムスタングの先進的な空力性能は有利に働き、Mk I は同じ V-1710-39 エンジン (高度10,500フィート(3,200 m)で1,220 hp (910 kW ; 1,240 PS )を発生し、直径10フィート 6インチ ( 3.20 m)の3枚ブレードのカーチス・エレクトリック製プロペラを駆動) を使用した同時代のカーチス P-40 ウォーホークよりも約 30 mph (48 km/h ) 速かった。[ 11 ] Mk I は、高度5,000フィート (1,500 m)ではスーパーマリン スピットファイア Mk Vcより30 mph (48 km/h)速く、高度15,000フィート(4,600 m) では35 mph (56 km/h )速かったが、イギリスの航空機はより強力なエンジン (ロールス ロイス マーリン45、9,250フィート (2,820 m )で1,470 hp (1,100 kW; 1,490 PS)を発生) を搭載していた。[ 12 ]
アリソンエンジンの高度15,000フィート（4,600メートル）以上での性能の悪さがRAFとUSAAFにとって驚きと失望であったとよく言われるが、これは神話とみなさなければならない。当時の航空技術者は航空機のエンジンとスーパーチャージャーの性能を正しく評価する能力を十分に持っていた。[ 13 ]その証拠として、1941年半ばにはNA-91発注の93番目と102番目の機体が保留され、パッカード・マーリン（マーリンの米国製バージョン）エンジンを搭載してテストされる予定で、それぞれにXP-51Bの指定が与えられた。[ 14 ]
1942年6月23日、P-51A（NA-99）1,200機の契約が締結された。P-51Aは、V-1710-39エンジンの改良型である新型のアリソンV-1710-81エンジンを搭載し、直径10フィート9インチ（3.28メートル）の3枚羽根カーチス・エレクトリック製プロペラを駆動した。武装は、各翼に2丁ずつ、計4丁の12.7mmブローニング機関銃に変更され、内側の機関銃は1丁あたり最大350発、外側の機関銃は1丁あたり最大280発の弾丸を装填できた。 A-36と並行して他の改良も行われ、以前のムスタングモデルの可動式フィッティングに代わる改良された固定式エアダクトインレットや、75または150 USガロン（62または125インペリアルガロン、280または570リットル）の増槽を搭載できる翼ラックの取り付けなどが行われ、150 USガロン（120インペリアルガロン、570リットル）の増槽を使用した場合の最大フェリー航続距離は2,740マイル（4,410 km）に増加した。最高速度は10,000フィート（3,000メートル）で409 mph（658 km/h）に引き上げられた。生産がマーリンエンジン搭載のP-51Bの生産に切り替わる前に、USAAFは310機、RAFは50機（ムスタングIIとして）を受領した。[ 15 ]
A-36Aは、米国政府が特に米国陸軍航空隊で使用するために発注した「ムスタング」機体をベースにした最初の航空機でした。NAAは、主に自社のイニシアチブで獲得した、未充足の米国陸軍航空隊の「急降下爆撃機」契約を見つけました。そうすることで、NAAは米国陸軍航空隊が戦闘機として発注してくれることを期待して、生産ベイを稼働させ続けることができました。[ 6 ] 1942年4月16日、戦闘機プロジェクト責任者のベンジャミン・S・ケルシーは、6丁の12.7mm M2ブローニング機関銃、ダイブブレーキ、 230kg爆弾2発を搭載できる能力を含む再設計のA-36Aを500機発注しました。ケルシーは、より多くの戦闘機を購入したいと考えていましたが、代わりに、戦闘機の資金がすでに割り当てられていたため、地上攻撃機用に割り当てられた米国陸軍航空隊の資金を使用して、ノースアメリカンでムスタングの生産レベルを上げることをいといませんでした。[ 16 ]これはムスタング「ファミリー」の中で初めて増槽を搭載できる機体だった。
500機の航空機はA-36A（NA-97）と命名された。このモデルは、アメリカ陸軍航空隊のムスタングとして初めて実戦投入された。1機（イギリス軍シリアル番号EW998 ）はイギリスに譲渡され、ムスタングMk I（急降下爆撃機）と命名された。
1942年4月、イギリス空軍の航空戦闘開発部隊（AFDU）はムスタングをテストし、高高度での性能が不十分であることが判明した。そのため、陸軍協力司令部飛行隊のP-40の後継機として使用される予定だったが、指揮官はその機動性と低高度での速度に感銘を受け、ロールス・ロイスの飛行試験部門のロニー・ハーカーを操縦に招いた。ロールス・ロイスの技術者たちは、ムスタングに2速2段式スーパーチャージャーを備えた高高度用マーリン61エンジンを搭載すれば、性能が大幅に向上することにすぐに気づいた。同社は、5機の航空機をマーリン65エンジン搭載のムスタングMk Xに改造し始めた。ロールス・ロイスが設計した特注のエンジンマウントと、当初はスピットファイアMk IXの直径10フィート9インチ（3.28メートル）の4枚ブレードのロトール製プロペラを使用したエンジンの取り付けを除けば、 Mk Xはラジエーターダクトの設計をそのままに、Mk Iの機体をそのまま改造したものであった。空軍副参謀長のウィルフリッド・R・フリーマン空軍元帥は、マーリンエンジン搭載のムスタングを熱心に働きかけ、5機の実験機ムスタングXのうち2機をカール・スパッツに引き渡して、イギリスでアメリカ第8空軍による試験と評価を行うよう主張した。[ 18 ]高高度での性能向上は目覚ましいものでした。Mk X (シリアル番号AM208 )の 1 機は、フル スーパーチャージャーで22,000フィート (6,700 m) で433 mph (376 kn; 697 km/h)に達し、AL975 は40,600フィート (12,400 m)の絶対高度でテストされました。[ 19 ]
2機のXP-51B [ nb 2 ]は、マスタングXよりも徹底的な改造で、特注のエンジンが搭載され、ラジエーターダクトが完全に再設計されました。機体自体も強化され、パッカードV-1650-3はV-1710に比べて355ポンド（161kg ）重いため、胴体とエンジンマウントエリアにフレームが追加されました。エンジンカウリングは、パッカードマーリンを収容するために完全に再設計されました。このエンジンは、スーパーチャージャーケーシングに取り付けられたインタークーラーラジエーターのため、 5インチ（130mm ）高く、アリソンのダウンドラフト式ではなくアップドラフト式キャブレターを使用しました。 [ 21 ]新しいエンジンは、硬質成形ゴムのカフを備えた直径11フィート2インチ（3.40m ）の4枚ブレードのハミルトンスタンダードプロペラを駆動しました。[ 22 ]マーリンエンジンの冷却要求の増加に対応するため、新しい胴体ダクトが設計された。このダクトには、スーパーチャージャー冷却液用のセクションを組み込んだ大型ラジエーターが収容され、その前方やや下方に、メイン開口部から空気を吸い込み、別の排気フラップから排気する二次ダクト内にオイルクーラーが収容された。[ 23 ]
試作機P-51Bの飛行中にパイロットが耳にした「ダクトのゴロゴロ音」を原因として、NACAエイムズ航空研究所で実物大の風洞試験が行われた。この試験は、外翼パネルを取り外した機体を16フィートの風洞に挿入して実施された。試験技師は風洞を稼働させた状態で操縦席に座り、ダクトのゴロゴロ音を聞き取った。最終的に、翼下面と冷却システムダクトの上端との間の隙間を1インチから2インチ（25mmから51mm ）に広げることで、ゴロゴロ音を解消できることが分かった。彼らは、翼下面の境界層の一部が吸気口に吸い込まれて剥離し、ラジエーターが振動してゴロゴロ音が発生していたと結論付けた。 [ 24 ]量産型P-51Bの吸気口はさらに低くされ、翼下面から2.63インチ（67mm ）離れるようにした 。加えて、オイルクーラー面の上の棚が取り除かれ、吸気口のハイライトが後退した。[ 25 ]
新型P-51B（NA-102）はP-51Aと同じ武装と弾薬搭載量で継続されることが決定され、爆弾架/外部増槽の設置はA-36アパッチから流用された。爆弾架は最大500ポンド（230kg ）の兵器を搭載可能で、増槽用の配管も備えていた。機関銃は、反射ガラスの角度を変えることで銃照準器または爆弾照準器として使用できるA-1ヘッドアセンブリを備えた電気照明式N-3B反射照準器を使用して照準された。 [ 26 ]パイロットには、上部エンジンカウリングのフレームにリングアンドビード照準器を取り付けるオプションも与えられた。このオプションはP-51Dで廃止された。[ 27 ]
最初の XP-51B は 1942 年 11 月 30 日に初飛行した。[ 28 ]飛行試験により、この新型戦闘機の潜在能力が確認され、実用上昇限度は 10,000フィート (3,000 m)上昇し、最高速度は30,000フィート (9,100 m)で50 mph (43ノット、80 km/h)向上した。アメリカでの生産は 1943 年初頭に開始され、P-51B (NA-102) はカリフォルニア州イングルウッドで、P-51C (NA-103) は 1943 年夏までに稼働を開始したテキサス州ダラスの新工場で製造された。[ nb 3 ] RAF はこれらのモデルをMustang Mk IIIと命名した。性能試験では、P-51Bは30,000フィート（9,100メートル）で441mph （383ノット、710km /h）に達した。[ 29 ]さらに、増槽の使用によって可能になった航続距離の延長により、マーリンエンジン搭載のムスタングは、 2つの75USガロン（62インペリアルガロン、280リットル）の2ピース板金プレス加工増槽を使用して、戦闘半径750マイル（1,210km ）の爆撃機護衛機として導入された。 [ 29 ]
航続距離は、P-51B-5-NA（「ブロック5」）から、操縦席後方に85 USガロン（71インプガロン、320リットル）の自己密閉式燃料タンクが導入されることでさらに延長された。このタンクが満タンになると、ムスタングの重心は危険なほど後方限界に近づいた。そのため、タンクの残量が約25 USガロン（21インプガロン、95リットル）になり、外部タンクが投棄されるまで、操縦は制限された。胴体タンクを搭載したP-51BとP-51Cの高速「ポーポイジング」の問題により、布張りの昇降舵が金属張りの表面に交換され、尾翼の迎角が減少することになった。[ 30 ]胴体と翼の燃料タンクに加え、75 USガロン (62インペリアルガロン、280 L)の増槽を 2 つ装着すると、戦闘行動半径は880マイル (1,420 km)になった。[ 29 ]
これらの改良にもかかわらず、P-51BとP-51C、そして新型のP-51DとP-51Kは、低速時の操縦性に問題があり、特定の対気速度、迎角、総重量、重心位置の条件下で意図しない「スナップロール」が発生する可能性があった。いくつかの墜落事故報告では、P-51BとP-51Cが操縦中に水平尾翼が破損したために墜落したとされている。これらの問題を受けて、背びれを含む改良キットが製造された。ある報告書には、「P-51B、P-51C、P-51D型機に背びれが取り付けられていない場合、低速ロールを試みると急激なロールが発生する可能性がある。水平尾翼は急激なロールの衝撃に耐えられない。再発を防ぐため、1944年4月8日付のTO 01-60J-18に従って水平尾翼を補強し、背びれを取り付けるべきである。背びれキットは海外の部隊に提供されている」と記されている。
背びれキットは1944年8月に発売され、P-51BとP-51C（ただし「レイザーバック」-Bと-Cマスタングではほとんど使用されなかった）の後付け用として、また、まだ背びれが取り付けられていない初期のP-51DとP-51Kにも取り付け可能になった。また、方向舵トリムタブの変更も組み込まれており、パイロットが機体を過剰に操縦して尾部に大きな負荷がかかるのを防ぐのに役立った。[ 31 ]
マーリンエンジン搭載機の残された数少ない不満の一つは、後方視界の悪さだった。キャノピー構造はアリソンエンジン搭載のムスタングと同じで、平らなフレームパネルで構成されていた。パイロットは左舷側のパネルを下げ、右舷側のパネルを上げることでコックピットに出入りした。キャノピーは飛行中に開けることができず、特に背の高いパイロットは頭上の空間が限られているため不便だった。[ 30 ]ムスタングからの視界を少なくとも部分的に改善するために、イギリスはマルコムフードと呼ばれる透明なスライド式キャノピー（ R マルコム & Coが設計）で一部のムスタングを現地で改造した。この設計は、 1944 年 4 月にアメリカ海軍のヴォート F4U コルセアの F4U-1D バージョンにも採用された。
新しい構造はフレームレスのプレキシガラス成形品[注4 ]で、上部と側面が外側に膨らんでおり、ヘッドルームが広くなり、側面と後方の視界が向上した[ 30 ] 。新しい構造はランナー上で後方にスライドするため、飛行中にスライドさせて開くことができた。キャノピーの後ろのアンテナマストは、さらに後方に取り付けられ、右側にオフセットされた「ホイップ」アンテナに置き換えられた。ほとんどのイギリスのMk IIIにはマルコムフードが装備されていた。いくつかのアメリカの部隊が必要な改造キットを「入手」し、一部のアメリカのP-51B/P-51Cには新しいキャノピーが装備されていたが、大多数は元のフレーム付きキャノピーを使い続けた[ 30 ] 。
P-51BとP-51Cは1943年8月と10月にイギリスに到着し始めた。P-51B/P-51C型は、イギリスの第8空軍と第9空軍、イタリアの第12空軍と第15空軍に所属する15の戦闘機群に送られた（イタリア南部は1943年末までに連合軍の支配下にあった）。その他の配備先には中国・ビルマ・インド戦域（CBI）があった。P-51を運用した最初の部隊は第354作戦群で、最初の長距離護衛任務は1944年1月15日に行われた。[ 32 ]
連合軍の戦略家たちは、この長距離戦闘機を爆撃機の護衛機として迅速に活用した。1943年後半、ドイツ領土奥深くへの昼間爆撃が、爆撃機の甚大な損失を伴わずに可能になったのは、主にP-51のおかげだった。
P-51BおよびP-51C航空機の一部は写真偵察用に改造され、F-6Cと命名された。
戦闘経験を経て、P-51D シリーズでは、機体後方の視界不良の問題を解決するために「涙滴型」または「バブル型」のキャノピーが導入された。 [ 33 ]米国では、爆撃機用の流線型の機首透明部を成形するための新しい成形技術が開発されていた。ノースアメリカン社は、P-51B 用に新しい流線型のプレキシガラス製キャノピーを設計し、後に涙滴型のバブルキャノピーへと発展させた。1942 年後半、10 機目の生産型 P-51B-1-NA が組み立てラインから取り外された。風防から後方にかけて胴体は再設計され、後部胴体フレームをコックピット前方と同じ高さに切り詰めた。新しい形状は垂直尾翼ユニットに滑らかにつながった。[ 34 ] 2 つの平らな側面に取り付けられた角度のついた防弾風防を備えた新しいシンプルなスタイルの風防により前方の視界が改善され、新しいキャノピーにより優れた全周視界が得られた。木製模型の風洞実験により、空力特性が良好であることが確認された。[ 34 ]
新型マスタングは、翼も再設計されていた。降着装置のロック機構と内側ドアの格納機構に変更が加えられたことで、各ホイールベイの前方にフィレットが追加され、翼面積が増加し、翼根部の先端に特徴的な「折れ曲がり」が生じた。
翼のその他の変更点としては、以前のムスタングの翼の上下にあった小型のライトではなく、翼端に取り付けられた新しい航行灯と、車輪格納庫の後部に取り付けられた格納式着陸灯があり、これらは以前は翼の前縁に取り付けられていたライトに取って代わった。[ 36 ]
エンジンは、ロールス・ロイス・マーリン60シリーズのライセンス生産版であるパッカードV-1650-7で、2段階2速のスーパーチャージャーが搭載されていた。
武装は、第二次世界大戦中にアメリカ空軍全体で使用された標準的な重機関銃 である .50 インチ (12.7 mm) AN/M2「軽銃身」M2 ブローニング機関銃を 2 丁追加することで強化され、合計 6 丁となった。内側の 2 丁の機関銃は 1 丁あたり 400 発、その他は 270 発で、合計 1,880 発となった。[ 37 ] B/C サブタイプの M2 機関銃は内側軸傾斜で取り付けられていたが、この角度付き取り付けにより弾薬の供給や使用済み薬莢やリンクが銃シュートから排出されないという問題が発生し、戦闘機動中に機関銃が詰まるという苦情が頻繁に寄せられた。D/K の 6 丁の M2 は垂直に取り付けられ、詰まりの問題は解消された。さらに、初期のムスタングのように地面線と平行ではなく、翼の二面角線に沿って武器が取り付けられた。 [ 38 ] [注6 ]
P-51D/P-51Kシリーズに搭載された翼ラックは強化され、最大1,000ポンド（450kg ）の兵器を搭載できるようになったが、推奨最大搭載量は500ポンド（230kg ）爆弾であった。 [ 39 ] 後期型では、取り外し可能な翼下「ゼロレール」ロケットパイロンが追加され、1機あたり最大10発のT64 5.0インチ（127mm ）HVARロケットを搭載できるようになった。照準器は、1944年9月にK-14またはK-14Aジャイロコンピューティング照準器が導入される前に、N-3BからN-9に変更された。[ 40 ] [注7 ]これらの変更を除けば、P-51DおよびKシリーズは、P-51B/Cシリーズの大部分で使用されていたV-1650-7エンジンを維持した。[ 42 ]
85 US ガロン (322 l) の胴体燃料タンクの追加と、新しい後部胴体の面積の減少により、タンクを装着した B/C シリーズですでに経験されていた操縦上の問題が悪化し、現場で -B、-C、および初期の -D シリーズ バージョンに同じフィレットが追加され、-D バージョンの後の生産ブロックで通常の後部胴体機体コンポーネントとしてすぐに標準化されました。[ 36 ]胴体燃料タンクのない P-51D には、SCR-522-A または SCR-274-N コマンド無線セットと SCR-695-A または SCR-515 無線送信機、およびAN/APS-13後方警戒セットが装備されました。[ nb 9 ]胴体タンクを備えた P-51D および K は、SCR-522-A と AN/APS-13 のみを使用しました。[ 43 ]
P-51Dは、ムスタングの中で最も広く生産された派生型となった。ダラスで製造されたP-51DのバージョンであるP-51Kは、11.2フィート（3.4m）のハミルトン・スタンダード製プロペラの代わりに、11フィート（3.4m ）のエアロプロダクツ製プロペラ を装備していた。[ 44 ]中空ブレードのエアロプロダクツ製プロペラは、製造上の問題により信頼性が低く、全開スロットル時に危険な振動が発生したため、最終的にハミルトン・スタンダード製に置き換えられた。[ 45 ] 朝鮮戦争の頃には、ほとんどのF-51には、幅広で先端が鈍いブレードの「カフなし」ハミルトン・スタンダード製プロペラが装備されていた。[ 45 ]
P-51DとP-51Kの写真偵察型は、それぞれF-6DとF-6Kと命名された。RAFはP-51D型にMustang Mk IV 、P-51K型にMustang Mk IVAという名称を与えた。[ 45 ]
P-51D/P-51Kは1944年半ばにヨーロッパに到着し始め、すぐに戦域におけるアメリカ陸軍航空隊の主力戦闘機となった。他のどのムスタング派生型よりも多く生産された。しかしながら、終戦時においても、運用されていたムスタングの約半数は依然としてP-51BまたはP-51C型であった。
1944年11月、オーストラリア政府は南西太平洋戦域で使用していたカーチス・キティホークとCACブーメランの後継機として、オーストラリア製のムスタングを発注することを決定した。メルボルンのフィッシャーマンズ・ベンドにあるコモンウェルス・エアクラフト・コーポレーション（CAC）の工場は、P-51の生産ラインをアメリカ以外で唯一担っていた。
1944年、100機のP-51Dがキットの形で米国から出荷され、生産が開始された。1945年2月から、CACはこれらのうち80機をCA-17マスタングマーク20の名称で組み立て、オーストラリアで製造された最初の機体は1945年4月29日に初飛行し、最初の機体は1945年5月31日にオーストラリア空軍に引き渡された。[ 46 ]残りの20機は未組立のまま予備部品として保管された。さらに、84機のP-51Kも米国からオーストラリア空軍に直接出荷された。
1946 年後半、CAC は P-51D をさらに 170 機 (後に 120 機に減) 製造する契約を新たに獲得しました。これらの機体は CA-18 マスタング マーク 21、マーク 22、またはマーク 23 と命名され、海外から調達した部品はごくわずかで、すべて社内で製造されました。[ 46 ] 21 型と 22 型にはアメリカ製の Packard V-1650-3 または V-1650-7 エンジンが使用されました。21 型に続くマーク 23 型[ nb 10 ]にはロールス・ロイス Merlin 66 または Merlin 70 エンジンが搭載されました。最初の 26 機はマーク 21 型として製造され、続いて 66 機がマーク 23 型として製造されました。最初の 14 機の Mark 21 は戦闘偵察機に改造され、後部胴体のラジエーター フェアリングの上後方に垂直および斜めの位置に 2 台のF24 カメラが取り付けられました。これらの改造されたムスタングの名称は Mark 21 から Mark 22 に変更されました。Mark 23 の後に製造され、Packard V-1650-7 または Merlin 68 のいずれかを搭載した、専用に製造された追加の 14 機の Mark 22 が生産を完了しました。[ 46 ]すべての CA-17 と CA-18、および 84 機の P-51K は、A68 で始まるオーストラリアのシリアル番号を使用しました。
1953年10月、オーストラリアで最初に製造されたCA-17 Mk 20であるA68-1を含む6機のムスタングが、低出力原子爆弾の影響を測定する実験に使用するため、南オーストラリア州マラリンガの長距離兵器開発施設に割り当てられた。ムスタングは、2発の低出力爆弾が爆発した爆心地から約0.62マイル（1km ）離れた模擬飛行場に配置された。ムスタングは無傷で生き残った。1967年、 A68-1は飛行可能な状態に修復するために米国のシンジケートに購入され、現在はトロイ・サンダースが所有している。[ 47 ]
アメリカ空軍がP-51H派生型の注文をキャンセルした後、オーストラリア空軍もそれに倣い、国内で製造された250機のCAC CA-21の発注を中止した。[ 48 ]
軽量型ムスタングは新しい翼設計を採用した。翼型は、根元がNACA 66,2-(1.8)15.5 a=.6、先端がNACA 66,2-(1.8)12 a=.6に変更された。これらの翼型は、以前のNAA/NACA 45-100よりも抗力を低減するように設計された。さらに、平面形状は単純な台形で、根元に前縁延長部はなかった。[ 25 ] [ 49 ]
1943年、ノースアメリカン社はP-51DをNA-105型に再設計する提案を提出し、これはアメリカ陸軍航空隊に受け入れられた。変更点には、カウリングの変更、小型の車輪とディスクブレーキを備えた簡素化された降着装置、大型のキャノピー、および4丁の.50ブローニング機関銃の武装が含まれていた。全体として、この設計はP-51Dよりも約1,600ポンド（730kg ）軽量であった。シュムードは、これがイギリスの航空機がアメリカの航空機よりも軽い理由についてのアメリカ陸軍航空隊の調査から始まったと説明した。NAAの技術者は、スピットファイアに取り付けられたさまざまなコンポーネントと機器を調査した。この過程で、NAAはイギリスの荷重係数がアメリカの荷重係数よりも低いことを発見した。荷重係数を低くすることで、構造重量を減らすことができた。[ 50 ]試験飛行で、NA-105は21,000フィート（6,400m ）で491mph （790km/h）を達成した。XP-51Fという名称はV-1650エンジンを搭載した試作機に割り当てられ（少数がマスタングVとしてイギリスに渡された）、XP-51GはマーリンRM 14 SMエンジンを搭載した機体に割り当てられました。[ 51 ]
アリソン V-1710 -119エンジンを搭載した 3 機目の軽量試作機が開発プログラムに追加された。この機体はXP-51Jと命名された。エンジンの開発が不十分だったため、XP-51J はエンジン開発のためにアリソンに貸し出された。これらの実験的な軽量機はいずれも量産には至らなかった。[ 52 ]
P -51H (NA-126) は、XP-51F および XP-51G の開発で得られた経験を具現化した、最終生産型のムスタングでした。NA-129 と若干の違いはあるものの、この機体は第二次世界大戦への参戦には間に合いませんでしたが、実戦投入された最速の量産型ピストンエンジン戦闘機の 1 つとして、ムスタングの開発を頂点に導きました。[ 53 ]
P-51Hは、新型のV-1650-9エンジンを採用した。これは、シモンズ自動過給器ブースト制御と水噴射機能を備えたマーリンエンジンの派生型で、戦時緊急出力は最大2,218 馬力（1,500kW ）に達した。P-51Dとの違いとしては、胴体を長くし、尾翼の高さを高くすることでヨーイング傾向を軽減した点が挙げられる。機関銃や弾薬への整備アクセスも改善された。キャノピーはP-51Dの「バブル」型に似ており、操縦席が高くなっている。また、機体には、より幅広でカフのないブレードと丸みを帯びた先端を持つ新型プロペラが採用され、追加された出力をより有効に活用できるようになった。このプロペラは、後期生産型のP-51Dの一部や戦後のF-51Dの大部分で使用されたものと類似している。
数百ポンド軽量化された新しい機体、出力の向上、より流線型のラジエーターを備えたP-51Hは、P-51Dよりも高速で、22,700フィート（6,900メートル）で410ノット（470マイル/時、760キロメートル/時）に達することができた。[ 54 ]
P-51Hは、計画されていた日本侵攻の主力機としてリパブリックP-47Nサンダーボルトを補完するように設計され、イングルウッドで2,000機が製造される予定でした。終戦までに555機が納入され、生産はまさに本格化しようとしていました。既に計上されていた追加注文はキャンセルされました。生産削減に伴い、マーリンエンジンの異なるバージョンを搭載したP-51Hの派生型は、限定生産されるか、製造中止となりました。これらには、P-51Hに似ているが2,270馬力（1,690kW ）のV-1650-11エンジンを使用するP-51Lが含まれますが、これは製造されませんでした。また、ダラスで製造されたバージョンであるP-51M、またはNA-124は、水噴射装置のないV-1650-9Aエンジンを使用し、そのため最大出力が低く評価されていましたが、当初の1,629機の発注のうち1機が製造され、シリアル番号は45-11743でした。
P-51Hは実戦部隊に配備されたものもあったが、第二次世界大戦で実戦投入されたものはなく、戦後もほとんどが予備部隊に配備された。1機は試験評価のためにイギリス空軍に提供された。シリアル番号44-64192はBuNo 09064と指定され、アメリカ海軍が遷音速翼型設計の試験に使用した後、1952年に空軍州兵に返還された。P-51Hは操縦性が向上していたにもかかわらず、朝鮮戦争では実戦投入されなかった。これは、P-51Dがはるかに多く配備され、実績のある機体だったためである。
P-51の空力的な進歩の多く（層流翼を含む）は、ノースアメリカンの次世代ジェット戦闘機、海軍のFJ-1フューリーと空軍のF-86セイバーに引き継がれた。フューリーの最初の直線翼型（FJ-1）と、未製作のP-86/F-86の初期試作機の翼、尾翼、キャノピーは、後退翼設計に改造される前のムスタングのものと非常によく似ていた。
1944年初頭、最初のP-51A-1-NA、43-6003が、車輪の代わりに軽量の格納式スキーキットを装着してテストされました。この改造は、整備された滑走路から離れた場所で運用される航空機に対する認識された要求に応えるために行われました。メインオレオ脚フェアリングは残されましたが、テストのためにメインホイールドアとテールホイールドアは取り外されました。降着装置が格納されると、メインギアスキーは、胴体を取り外すことで空いた下部エンジンコンパートメントのスペースに格納されました。P -51Aから.50 インチ（12.7 mm）ブローニング機関銃。この設置全体で航空機の重量が390ポンド（180 kg）増加し、油圧システムの作動圧力を1,000 psiから1,200 psi （6,900 kPaから8,300 kPa ）に上げる必要がありました。飛行試験の結果、地上での操縦性は良好で、ムスタングは1,000フィート（300メートル）の滑走路で離着陸できることがわかった。最高速度は18mph （29km /h）低かったが、格納されたスキーの上にフェアリングを装着することで補えると考えられていた。[ 55 ]
アメリカ陸軍航空隊がボーイングB-29スーパーフォートレスを日本本土まで護衛できないことを懸念した結果、極秘の「シーホース」計画（NAA-133）が発足し、P-51を「海軍仕様」に改造する試みとなった。[注11 ] 1944年11月15日、海軍パイロット（後にテストパイロット）のボブ・エルダー中尉は、P-51D-5-NA 44-14017で、空母シャングリラの甲板から飛行試験を開始した。このムスタングには、尾輪開口部の後ろの強化隔壁に取り付けられた着艦フックが装備されていた。フックは方向舵フェアリングの下の流線型の位置に格納され、コックピットから解除することができた。[ 57 ] 試験の結果、マスタングは、フラップを20°下げ、エレベーターを5°上げる設定で、カタパルトの助けなしに空母の甲板から離陸できることがわかった。着陸は容易で、主脚よりも先に尾輪が甲板に接触するようにすれば、最小限の距離で機体を停止できることがわかった。[ 58 ]米海兵隊が日本の硫黄島とその飛行場を確保し、標準型のP-51DがB-29に同行して日本本土まで往復できるようになったため、このプロジェクトは中止された。 [ 59 ]
ノースアメリカン社が軽量マスタングの開発を通じてP-51の性能向上に注力していた一方で、イギリスでは別の開発の道が追求されていた。この目的のために、2機のマスタングMk III（P-51BとP-51C）、FX858とFX901に異なるマーリンエンジンのバリエーションが搭載された。最初のFX858には、ハックナルのロールス・ロイス社製のマーリン100が搭載された。このエンジンはXP-51Gに搭載されたRM 14 SMに似ており、戦時緊急設定で+25 lbf/in 2（170 kPa、80 inHg ）のブースト圧を使用して、22,800フィート（7,000 m）で2,080 hp （1,550 kW）を発生させることができた。このエンジンを搭載したFX858は、高度17,800フィート（5,425メートル）で最高速度455mph （732km /h）に達し、 25,000フィート（7,600メートル）まで451mphを維持することができた。上昇率は、高度1,600フィート（486メートル）で4,500フィート/分（22.9メートル/秒）、13,000フィート（3,962メートル）で4,000フィート/分（20.3メートル/秒）であった。[ 60 ]
FX901にはマーリン113（デ・ハビランド モスキート B.35にも使用されていた）が搭載されていた。このエンジンはマーリン100に似ており、高高度用にスーパーチャージャーが装備されていた。FX901は30,000フィート（9,100メートル）で454 mph（730 km/h）、40,000フィート（12,200メートル）で414 mph（666 km/h）の速度を出すことができた。[ 61 ]
P-51/A-36の各型は、XP-51から実験的な「軽量型」P-51まで、基本的な寸法は一貫していたが、高さと翼面積には比較的わずかな違いがあった。P-51Hは、胴体を延長し、垂直尾翼を高くした最初の量産型ムスタングであった。
エンジンの出力定格は、搭載されているスーパーチャージャーの種類、コンプレッサーのインペラのサイズ、および選択されたギア速度によって変化する可能性があります。
P-51B以降で使用されたV-1650の場合、これらのエンジンには2段2速のスーパーチャージャーが装備されていたため、2種類の出力定格を引用することができる。 V-1650-3 が生成した最大出力は、低圧ブロワーで61インチ (1,500 mm)水銀柱(61” Hg) の「ブースト」を使用した場合、臨界高度 13,750 フィート (4,190 m) で 1,490 hp (1,110 kW; 1,510 PS) でした。[ 81 ] 「ブースト」とは、空気と燃料の混合気がエンジンのシリンダー(マニホールド圧力) に供給される前に圧縮される圧力のことです。空気圧と空気密度は高度とともに低下するため、エンジンに吸い込むことができる空気の量が減少するため、ピストン エンジンの効率が低下します。たとえば、30,000フィート (9,100 m)の空気密度は海面の 1/3 であるため、シリンダーに吸い込むことができる空気の量は 1/3 だけであり、燃焼できる燃料も 1/3 だけです。
マスタングの場合、スーパーチャージャーの吸気口を通過する空気は、まずスーパーチャージャーの第1段、つまりローブロワーによって圧縮されます。インタークーラーは、圧縮された混合気が過熱してシリンダーに到達する前に着火したり、ノッキングと呼ばれる状態を引き起こしたりするのを防ぎます。
2 段とは、共通のドライブシャフトに2 つのインペラ[ nb 12 ]を使用することを指し、実質的には直列に 2 つのスーパーチャージャーを構成します。ベンディックス・ストロンバーグ圧力キャブレターは、ノズルを通して5 psi (34 kPa)の燃料をスーパーチャージャーに直接噴射し、第 1 段のインペラが空気/燃料混合気を圧縮します。次に、この混合気はより小さい第 2 段のインペラに送られ、さらに圧縮されます。インペラは、油圧作動式の 2 速ギアボックスによって駆動されます。[ 82 ]低高度から中高度では、スーパーチャージャーは「ローブロワー」状態でした (これは、インペラが作動する速度を指します)。航空機が設定された臨界高度 ( -3 の場合は20,000フィート (6,100 m) ) に達して上昇すると、大気圧、つまり空気の重量が減少するため、出力が低下し始めます。臨界高度を超えると、圧力作動式アネロイドカプセルがギアボックスを作動させ、「ハイブロワー」に切り替わり、インペラをより速く回転させ、より多くの空気燃料混合気を圧縮した。[ 83 ] [ nb 13 ]この第2段ブロワーを駆動するには、約200 hp (150 kW; 200 PS)が必要だった 。その結果、V-1650-3 が「ハイブロワー」で発生させた最大出力は 、61インチ Hg を使用した場合、 25,800フィート (7,900 m)で1,210 hp (900 kW; 1,230 PS)だった。[ 81 ] [ 84 ]
後期のP-51B/CおよびP-51D/Kで使用されたV-1650-7は、わずかに高い出力を発生しましたが、インペラにわずかに異なるギア比が使用されたため、スーパーチャージャー段の臨界高度定格はそれぞれ8,500フィート（2,600メートル）と21,400フィート（6,500メートル）と低くなりました。これは、ヨーロッパ上空での空対空戦闘のほとんどがこれらの高度の間で行われていることが経験上わかっていたためです。[ 30 ]
エンジンの出力は、使用する航空燃料のオクタン価によっても変化する可能性がある。オクタン価の高い燃料を使用することで、早期着火やノッキングのリスクを抑えながら過給圧を高めることができた。
イギリスでは、水銀柱インチではなくpsi単位で過給圧を測定した。+6という数値は、空気と燃料の混合気がエンジンに入る前に20.7psi（1気圧より6psi高い）まで圧縮されていることを意味し、+25は空気と燃料の混合気が39.7psiまで圧縮されていることを意味する。
性能数値を読む際には、重量、さまざまな外部装備によって発生する空気抵抗、機体やエンジンの状態、その他あらゆる要因が航空機の性能に影響を与える可能性があることを常に念頭に置く必要があります。たとえば、P-51の層流翼はできるだけ清潔で滑らかに保つ必要がありました。翼の前縁に比較的軽微な損傷があるだけでも、最高速度が大幅に低下する可能性があります。P-51の最も正確な性能数値は、オハイオ州デイトン近郊のライトフィールドにある米国陸軍航空隊の飛行試験技術部や、英国空軍のボスコムダウンにある航空機・兵器実験施設（A&AEE）などの施設で行われた試験から得られました。ノースアメリカン・アビエーションは独自の性能試験を実施し、P-51のもう1つの製造元であるオーストラリアのコモンウェルス・エアクラフト・コーポレーション（CAC）も同様でした。