North American P-51 Mustang
Thiết kế và phát triển > Mustang gắn động cơ Merlin > P-51B và P-51C

Vào tháng 4 năm 1942, Không quân Hoàng gia Anh thử nghiệm chiếc Mustang và nhận thấy tính năng bay của nó ở tầm cao không đạt. Vì thế, nó được dự định chỉ để thay thay thế những chiếc Tomahawk trong các phi đội Chỉ huy và Phối hợp Lục quân; nhưng viên sĩ quan chỉ huy rất bị ấn tượng bởi tính cơ động và tốc độ của P-51 ở tầm thấp, nên đã mời Ronnie Harker thuộc bộ phận bay thử nghiệm của Rolls Royce bay thử nó. Các kỹ sư của Rolls Royce nhanh chóng nhận ra rằng nếu trang bị chiếc Mustang bằng động cơ Merlin 61 với bộ siêu tăng áp hai tầng hai tốc độ sẽ cải tiến tính năng bay đáng kể, nên họ bắt đầu cải tiến năm chiếc máy bay thành kiểu Mustang X. Ngoài việc trang bị lại động cơ, đòi hỏi việc chế tạo khung gá cho động cơ được thiết kế bởi Rolls-Royce và một bộ cánh quạt tiêu chuẩn Rotol bốn cánh đường kính 3,3 m (10 ft 9 in) lấy từ chiếc Spitfire Mk IX [16], kiểu Mustang Mk X chỉ là một sự thích ứng trực tiếp từ khung sườn chiếc Mustang Mk.I, giữ lại thiết kế tản nhiệt và hút gió nguyên thủy. Phó Tư lệnh Tham mưu Không quân là Sir W.R. Freeman đã vận động hành lang một cách ầm ỉ cho những chiếc Mustang gắn động cơ Merlin, nhấn mạnh đến việc chuyển hai trong số năm chiếc Mustang X thử nghiệm cho Carl Spaatz thuộc Không lực 8 Hoa Kỳ tại Anh Quốc để thử nghiệm và đánh giá.
Việc cải thiện tính năng bay ở tầm cao thật đáng ngạc nhiên: chiếc Mustang X số hiệu AM208 đạt tốc độ 697 km/h (433 dặm mỗi giờ) ở độ cao 6.700 m (22.000 ft) và chiếc số hiệu AL975 thử nghiệm lên đến trần bay tuyệt đối 12.400 m (40.600 ft).
Những chiếc nguyên mẫu XP-51B có độ thích nghi khung máy bay cao hơn, do việc gắn động cơ lên khung máy bay được thực hiện chuyên biệt và thiết kế lại toàn bộ ống dẫn đến bộ tản nhiệt. Khung máy bay cùng các điểm gắn động cơ cũng được thiết kế lại để đảm bảo độ chắc chắn do trọng lượng nặng hơn của động cơ Packard V-1650-3, 746 kg (1.690 lb) so với 633 kg (1335 lb) của động cơ Allison V-1710. Nắp động cơ cũng được thiết kế lại hoàn toàn để có thể mang được động cơ Packard Merlin, do bộ tản nhiệt làm mát khí nạp (intercooler) được gắn bên trong vỏ hộp bộ siêu tăng áp có kích thước cao hơn 13 cm (5 inch) và sử dụng một bộ hút gió rút lên trên thay cho bộ chế hòa khí rút xuống của kiểu Allison. Kiểu động cơ mới dẫn động một bộ cánh quạt bốn cánh Hamilton Standard đường kính 3,9 m (11 ft 2) có các vòng đệm làm bằng cao su đúc cứng. Một bộ tản nhiệt mới, bộ làm mát khí nạp và bộ làm mát dầu động cơ đặt trong một ống dẫn trong thân được thiết kế để đáp ứng nhu cầu làm mát lớn hơn của động cơ Merlin. Ngoài ra, vì lựa chọn loại cánh quạt bốn cánh, người ta phải loại bỏ vĩnh viễn bộ phận đồng bộ súng máy gắn trên thân, vì gần như không thể tránh khỏi việc bắn trúng cánh quạt.
Vũ khí trang bị cho P-51B (NA 102) gồm bốn khẩu súng máy M2/AN Browning 12,7 mm (0,50 in) gắn trên cánh, hai khẩu mỗi bên cánh, với khả năng chứa tối đa 350 viên đạn cho khẩu phía trong và 280 viên cho khẩu phía ngoài như của phiên bản P-51A và các đế bom/thùng nhiên liệu phụ bên ngoài (lất từ thiết kế của A-36); các đế được chế tạo để có thể mang đến 225 kg (500 lb) vũ khí và có thể mang các thùng nhiên liệu phụ vứt được. Các vũ khí trang bị được ngắm bằng bộ ngắm quang học N-3B có trang bị cụm đầu A-1 cho phép ngắm cả súng và ném bom bằng cách thay đổi góc của kính phản xạ.
Phi công còn có thể lựa chọn bộ ngắm vòng tròn và chữ thập cổ điển gắn trên nắp động cơ. Tùy chọn này bị loại bỏ với những chiếc phiên bản D đời sau.
Những chiếc nguyên mẫu XP-51B đầu tiên bắt đầu được bay thử nghiệm từ tháng 12 năm 1942. Sau cuộc vận động hành lang kéo dài ở cấp cao nhất, Hoa Kỳ bắt đầu sản xuất những chiếc Mustang do North American thiết kế trang bị động cơ Packard Merlin V-1650 thay cho kiểu động cơ Allison, từ đầu năm 1943. Việc phối hợp khung P-51 và động cơ Merlin sinh ra các phiên bản P-51B và P-51C: Kiểu B (NA-102) được sản xuất tại Inglewood, California trong khi kiểu C (NA-103) được sản xuất tại một nhà máy mới ở Dallas, Texas, được đưa vào hoạt động từ mùa Hè năm 1943. Không quân Hoàng gia Anh đặt tên cho những kiểu này là Mustang III. Trong các thử nghiệm tính năng bay, chiếc P-51B đạt được tốc độ 709,70 km/h (441 dặm mỗi giờ) (chính xác là hai-phần-ba tốc độ siêu âm, hoặc là Mach 0,67,) ở độ cao 7.600 m (25.000 ft), và tầm bay được kéo dài sau đó bằng cách sử dụng các thùng nhiên liệu phụ vứt được, cho phép chiếc Mustang gắn động cơ Merlin được dùng như là máy bay tiêm kích hộ tống ném bom.
Tầm bay xa còn có thể tăng thêm nhờ việc áp dụng một thùng nhiên liệu tự hàn kín 322 L (85 gallon) phía sau ghế ngồi của phi công, bắt đầu từ loạt B-5-NA. Khi thùng này được đổ đầy, trọng tâm của chiếc máy bay bị dịch chuyển sát tới giới hạn phía sau một cách nguy hiểm, do đó việc cơ động bị giới hạn cho đến khi lượng nhiên liệu trong thùng giảm xuống dưới 95 L (25 gallon) và các thùng nhiên liệu bên ngoài được vứt bỏ. Những vấn đề "bay rập rình" ở tốc độ cao của những chiếc P-51B và C cùng với thùng nhiên liệu bên trong thân đã dẫn đến việc thay thế bánh lái độ cao bọc vải bằng những bề mặt phủ kim loại và giảm bớt góc tới của đuôi máy bay.
Cho dù có những cải tiến như vậy, máy bay thuộc các phiên bản B và C lẫn các phiên bản D/K mới hơn đều chịu những vấn đề về điều khiển ở tốc độ chậm có thể đưa đến việc "lộn vòng" bất chợt không cố ý ở một số điều kiện nào đó về tốc độ, góc tấn, tổng trọng lượng và trọng tâm máy bay. Nhiều báo cáo về tai nạn của những chiếc P-51B và C đã nêu lên việc các cánh ổn định ngang bị xé ra khi cơ động. Kết quả là một bộ vây đuôi trên lưng được sản xuất ra. Một bản báo cáo đã viết:
"Trừ khi có một vây đuôi được gắn trên những chiếc máy bay P-51B, P-51C và P-51D, một cú lộn vòng bất chợt có thể xảy ra khi dự tính lộn vòng chậm. Cánh ổn định ngang sẽ không chịu được các hiệu ứng của cú lộn vòng này. Để ngăn chặn sự tái diễn việc này, cánh ổn định ngang cần được gia cố như trong tài liệu kỹ thuật T.O. 01-60J-18 ngày 8 tháng 4 năm 1944 và phải gắn thêm một vây đuôi. Các bộ vây đuôi đang được sản xuất cho các hoạt động ở nước ngoài"
Những bộ vây đuôi bắt đầu có mặt vào tháng 8 năm 1944 và được gắn cho những chiếc phiên bản B và C cũng như D và K. Đồng thời cũng có những thay đổi cho phần điều khiển bánh lái đuôi, giúp ngăn ngừa phi công cơ động chiếc máy bay quá mức và đặt thêm tải nặng lên phần đuôi máy bay.
Những chiếc phiên bản P-51B và C bắt đầu đến Anh vào tháng 8 và tháng 10 năm 1943. Chúng được trang bị cho 15 Không đoàn Tiêm kích thuộc Không lực 8 và Không lực 9 tại Anh, Không lực 12 và Không lực 15 tại Ý (phần phía Nam của Italy do lực lượng Đồng Minh kiểm soát vào cuối năm 1943). Ngoài ra chúng còn được bố trí đến Mặt trận Trung Hoa-Miến Điện-Ấn Độ.
Các chiến lược gia Đồng Minh nhanh chóng khai thác chiếc máy bay tiêm kích tầm xa thành máy bay tiêm kích hộ tống ném bom. Chính là phần lớn dựa vào P-51 mà các cuộc ném bom ban ngày sâu vào lãnh thổ Đức có thể thực hiện mà không bị ngăn trở do thiệt hại máy bay ném bom vào cuối năm 1943.
Một số chiếc P-51B và P-51C được trang bị để thực hiện trinh sát hình ảnh và được đặt tên là F-6C.