Le P-51 Mustang est un avion de chasse américain conçu par . Utilisé lors de la Seconde Guerre mondiale, il est au départ développé pendant l'année 1940 pour répondre au besoin urgent de chasseurs supplémentaires de la .
Bien que performant à basse altitude grâce à sa grande finesse aérodynamique, son moteur Allison V-1710 limite dans un premier temps son emploi en tant que chasseur de supériorité aérienne. À la suite de l'adaptation de l'excellent moteur britannique Rolls-Royce MerlinKinzey 1996, p. 57., qui ne change pas son autonomie de vol, l'appareil devient l'avion d'escorte dont ont besoin les États-Unis pour accompagner leurs grands raids de bombardiers stratégiques de jour au-dessus de l'Allemagne.
En 1944, il a une part déterminante dans l'obtention de la supériorité aérienne sur le front ouest européen. Il est le deuxième chasseur américain le plus produit de la Seconde Guerre mondiale, avec produits (derrière le Republic P-47 Thunderbolt et devant le Curtiss P-40 Warhawk). Ses principaux atouts sont sa vitesse et surtout son très grand rayon d'action. Beaucoup le considèrent comme le meilleur chasseur à hélice de tous les temps. Le nom de l'avion (Mustang) fut donné par les Britanniques, les Américains l'ayant tout d'abord baptisé Apache.
Un remplaçant pour le Curtiss P-40 Peu de temps après le début de la guerre, des responsables de la Royal Air Force prospectent aux États-Unis pour pallier leur manque d'avions de chasse. Le P-40, seul chasseur américain comparable à cette époque aux productions européennes, est commandé à Curtiss mais l'usine est déjà aux limites de production.vignette|gauche|Curtiss P-40 Celle de North American Aviation est appréciée par les Britanniques qui lui ont déjà acheté de nombreux avions d'entraînement NA-16, en particulier pour la régularité de ses livraisons. Ils la contactent donc pour produire sous licence des P-40D, en avril 1940. Dutch Kindleberger, le président de North American Aviation, bien que prêt à accepter la licence de Curtiss-Wright Corporation, affirme qu'il peut créer un chasseur supérieur équipé du même moteur, dans des délais similaires à la mise en production du P-40. Les Britanniques acceptent la proposition le , à la condition que le prototype soit prêt avant quatre mois.
Le prototype NA-73X
vignette|left|North American NA-73X -NX19998- thumb|left|Un des deux prototypes XP-51, n°41-039 en évaluation à l'USAAC le 29 décembre 1941 En réalité, le bureau d'études dirigé par Edgar Schmued travaille depuis l'été 1939 à un projet de chasseur, et une bonne part du travail de conception est déjà effectuée en mars 1940. Pour simplifier au maximum la production, les ingénieurs ont réutilisé beaucoup d'éléments de leur avion d'entraînement alors en production, le North American T-6 Texan. Cependant ils optent pour deux nouveautés technologiques, qui vont déterminer le succès de l'avion : le profil d'aile NACA 45-100 à écoulement laminaire, récemment conçu par le NACA et un radiateur de fuselage à effet propulsif, développé par Curtiss.
Les Britanniques (en réalité, la commission d'achat franco-britannique et pas seulement les britanniques) conscients que North American n'a jamais construit de chasseur, insistent quand même pour que la compagnie obtienne les données aérodynamiques de Curtiss sur le P-40 et le XP-46, ce qui fait l'objet d'un contrat de entre les deux compagnies américaines. Les données ne semblent toutefois pas avoir beaucoup servi dans la conception ; les dessins préliminaires sont prêts bien antérieurement. Par ailleurs, l'United States Army Air Corps (USAAC), forte de son droit de veto sur l'exportation de tout avion, oblige la RAF à lui fournir deux exemplaires gratuitement. Le , le veto est levé et un contrat est signé le pour le NA-73X, suivi d'un autre le pour trois cent vingt exemplaires de série, à la condition que les essais soient réussis. Le prototype effectue son premier vol le .
vignette|Comparatif entre le projet initial (NA-73X) et final (XP.51) vignette|Un North American P-51 Mustang en vol. Photo prise durant un show aérien dans la base de l'Air Force à Langley, en Virginie (États-Unis d'Amérique)
Caractéristiques Rayon d'action L'avion est très fin, aérodynamique et emporte presque deux fois plus de carburant qu'un Spitfire. Chaque aile contient un grand réservoir, qui occupe l'espace entre les deux longerons, de l'emplanture jusqu'au milieu de l'envergure. Le rayon d'action de l'appareil est considérablement augmenté par rapport à celui du P-40.
Voilure La valeur importante du rayon d'action souhaité impose une faible traînée à grande vitesse, et en particulier un écoulement à laminarité étendue sur le profil d'aile. Ce profil atteint son épaisseur maximale, non plus au tiers de la corde, mais à la moitié. Ceci augmente le volume intérieur utile, ce qui permet de loger plus facilement l'armement, le train d'atterrissage et la plupart du carburant directement dans l'aile. Le profil d'aile a moins de portance qu'un profil classique, ce qui conduit au montage de grands volets pour les basses vitesses.
Aérodynamique Tout est fait pour garantir la meilleure finesse aérodynamique, sans pour autant sacrifier la facilité de maintenance. Les radiateurs du liquide de refroidissement et d'huile sont placés très en arrière sous le fuselage, derrière le poste de pilotage, avec leurs évacuations presque au niveau de la roulette de queue.
Le capot moteur est très enveloppant, mais démontable facilement et de grande taille. Il permet un accès facile à tout le moteur et son démontage rapide. Le seul détail discordant dans la ligne est la présence de la prise d'air du carburateur sur le dessus du capot moteur, très en arrière de l'hélice.
Sous-ensembles Toute la construction est métallique, principalement à base d'aluminium et de ses alliages. Seules les gouvernes sont entoilées. Le fuselage est divisé en trois sections assemblées par vis ; de même chaque aile comprend deux parties, une interne et une externe. Ces sept sous-ensembles, finis indépendamment, ne sont assemblés que lors du montage final, et peuvent donc être facilement séparés par la suite sur le terrain, si le besoin s'en fait sentir.
Le pilote est logé dans un habitacle relativement spacieux, bien agencé pour l'époque, son dos est protégé par une plaque de blindage épaisse de huit millimètres et l'avant par un pare-brise blindé.
Le train d'atterrissage, relativement simple, s'ouvre vers l'extérieur, et a donc une large voie de plus de trois mètres, les roues se plaçant dans la racine des ailes. La roulette de queue est aussi escamotable, son logement est obturé par deux petites portes.
Armement À l'extérieur des réservoirs vient se loger la plupart de l'armement avec, de chaque côté, une mitrailleuse Browning de et deux de . Les mitrailleuses sont, du fait de la finesse de l'avant de l'aile, pratiquement couchées sur leurs flancs, leurs magasins placés à leur extérieur entre les longerons. Deux autres Browning de sont placées de part et d'autre du moteur, juste en dessous de l'échappement. Deux points d'attache sous la voilure permettent l'emport de charges.
Puissance en altitude Le Mustang reste par contre handicapé par les limitations de son moteur en altitude. En effet l'Allison V-1710, seul véritable moteur américain en ligne et à refroidissement liquide, souffre du retard des États-Unis dans la fabrication de compresseurs mécaniques. Le moteur Allison du Mustang I avait un compresseur à un étage qui faisait chuter rapidement la puissance au-dessus de . Cela le rendait impropre à une utilisation aux altitudes où se déroulaient les combats en Europe. Les tentatives d'Allison pour développer un moteur à haute altitude ont été financées et ont produit le V-1710-45, qui comportait un compresseur auxiliaire à vitesse variable développant à . En , la NAA étudia la possibilité de l'utiliser, mais adapter sa longueur excessive au Mustang nécessiterait d'importantes modifications de la cellule et entraînerait de longs retards de production. En , à la suite de rapports positifs de la RAF sur les performances du Mustang I en dessous de 15 000 pieds, Ronald Harker, pilote d'essai pour Rolls-Royce, suggéra d'installer un Merlin 61, tel qu'il équipait le Spitfire Mk IX. Le Merlin 61 avait un compresseur à deux vitesses, à deux étages et à refroidissement intermédiaire, conçu par Stanley Hooker de Rolls-Royce. Le Merlin 61 et le V-1710-39 étaient tous deux capables d'environ en puissance d'urgence de guerre à une altitude relativement basse, mais le Merlin a développé à contre de l'Allison à ., offrant une augmentation de la vitesse de pointe de 630 km/h à ~ à environ 710 km/h à . Les premiers vols de ce qui était connu chez Rolls-Royce comme le Mustang Mk X ont été effectués à l'aérodrome d'Hucknall en .
Premiers essais L'assemblage final a lieu le , soit après la signature du contrat, mais l'avion sort de l'usine sans moteur, ce qui retarde d'une vingtaine de jours son premier vol. Retardé également par la fourniture de nouveaux freins à disque, il emprunte un train d'atterrissage de T-6. L'armement n'est pas monté, mais ses futurs emplacements sont peints sur les ailes. La fourniture du moteur n'a pas lieu dans les temps, car en tant que projet privé, le NA-73 ne dispose pas de la même priorité que par exemple le P-40 qui est lui une commande gouvernementale. Le moteur un Allison de , finit par arriver et être monté dans la cellule.
Le , le pilote d'essai fait voler l'avion pour la première fois, sous l'immatriculation civile NX-19998. Les résultats sont d'entrée satisfaisants : avec à , le prototype est plus rapide que le P-40 équipé du même moteur. Les volets sont modifiés ; on abaisse l'entrée d'air du radiateur pour la déplacer en dehors de la couche limite ralentie. Pendant le cinquième vol d'essai, le , le nouveau pilote Paul Balfour oublie de changer de réservoir ; le moteur cale, il doit se poser en catastrophe, endommageant le prototype.
Cette version officielle de l'accident est cependant contestée, certains mettant en avant que la prise d'air du carburateur a été rallongée juste après les faits presque jusqu'à l'hélice, pour augmenter l'admission d'air du moteur aux angles d'attaque élevés. Ceci incite à penser que Balfour a été victime d'un arrêt moteur à la suite d'un étouffement, mais qu'il a dû remplir son rapport d'essais en évitant de mettre en cause la conception de l'avion. Le NA-73X, réparé, reprend ses vols, dès le , et entame un programme d'essai qui dure jusqu'au .
Les Mustang I britanniques thumb|Mustang I du 2nd Sqn RAF en vol en 1942 Comme le NA-73X n'a révélé que peu de défauts et de problèmes, la production des exemplaires de série pour la RAF, NA-73, démarre presque immédiatement. Le premier avion de série vole dès le , bien avant la date prévue originellement. Il est retenu par North American Aviation aux États-Unis pour des essais plus poussés et n'est donc lui non plus jamais armé. Le premier Mustang à être armé est le second exemplaire de série qui est aussi le premier à être envoyé en Angleterre, où il arrive le . Les vingt premiers arrivés en Grande-Bretagne sont alors utilisés pour des tests.