P-51B（43-12102）被选为气泡座舱盖的测试机，型号改为XP-51D。新座舱盖提供了360º无阻碍视野，并且从内部看景物几乎没有变形。座舱盖曲线圆滑过渡，在飞行员的头部后上方达到最高点，风洞测试表明这是视野与阻力间的最佳折衷。座舱盖通过滑轨向后打开，滑轨在座舱两侧各一条，后机身中线上还有一条，飞行员通过一个手柄进行操纵。座舱盖的有机玻璃边缘包覆橡胶镶在边框中，下边框较厚，提供必要的刚性，避免座舱盖变形扭曲而导致卡死在滑轨上无法打开。
P-51B（43-12102）被选为气泡座舱盖的测试机，型号改为XP-51D
为了适应新的座舱盖，野马的机背必须削平，当然完成这项改装的工作量不是很大，必要的机体结构的应力重新计算也很少。
改装完成的XP-51D于1943年11月17日在英格伍德首飞，试飞员鲍勃.契尔顿。为了进一步验证这个概念，北美航空抽出两架英格伍德生产线上的P-51B-10-NA（序列号42-106539和42-106540），削平机背，并安装气泡座舱盖，公司称为NA-106，型号改为P-51D。
P-51B的缺点之一是只有4挺机枪，火力不足，除此之外，供弹带弯曲角度过大，时常因供弹不畅引发卡壳。北美航空利用生产新型野马的机会来解决这一问题，彻底重新设计了机枪的安装，每侧机翼安装了3挺MG53-212.7mm机枪，机枪水平放置，供弹带得以平顺伸展。内侧机枪每挺带弹400发，其余270发。当然使用者也可以拆除一挺机枪改为每侧机翼两挺机枪的配置，这样每挺机枪佩弹400发，实际上确实有一些飞行员选择了这一配置。
P-51D的供弹系统有很大改进，排除了卡弹问题
P-51D的另一项外观改动就是增加了翼根的弦长，机翼前缘的折线更加醒目，而P-51B的折线几乎难以分辨。主起落架经过加强以适应增加的重量，机轮保持了27寸直径，轮舱和舱门也经过修改。
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