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Le Dornier 335 fut conçu à l'origine pour servir comme bombardier rapide (sous le nom de Do P 231). Mais sa construction particulière, avec deux moteurs en tandem, qui lui assurait des caractéristiques de vitesses élevées, poussa la Luftwaffe à en faire un chasseur.
L'appareil se présentait comme un avion massif à l'allure peu fine perché sur un haut train d'atterrissage tricycle. Le moteur avant était refroidi par un radiateur annulaire (concept cher aux allemands qui l'utilisèrent avec grand succès sur le Ju 88, le Fw 190D et le Ta 152) donnant à celui-ci un faux air de moteur radial tandis que le moteur arrière était "fondu" dans la partie arrière du fuselage avec des ouvertures de refroidissement ventrales et latérales (qui ne garantissaient pas un refroidissement suffisant, d'où de nombreuses casses moteur sur les appareils de présérie). Ces moteurs étaient dotés du dispositif d'injection d'eau-méthanol MW-50 permettant d'accroître leur puissance pendant un court laps de temps (environ 10 minutes).
La verrière, fondue le plus possible dans le fuselage, était constituée de multiples carreaux de verre blindé. Celle-ci avait le principal défaut de ne pas offrir une très bonne visibilité au pilote, notamment dans l'hémisphère arrière.
Les ailes étaient de conception classique, à fort dièdre positif et à l'épaisseur caractéristique, contenant des réservoirs de carburant.
La queue présentait l'originalité d'être cruciforme, avec une dérive ventrale en plus de la dérive dorsale et l'hélice propulsive au bout. Cette hélice et la dérive dorsale étaient munies de boulons explosifs, désolidarisant ces pièces de l'appareil en cas d'éjection du pilote, garantissant à celui-ci une évacuation plus sûre sans risquer une collision particulièrement dangereuse avec ces éléments.
L'armement de bord était constitué d'un canon MK 103 de 30 mm à tube long tirant au travers du moyeu de l'hélice et de deux canons MG 151/20 de 20 mm placés dans le capot au-dessus du moteur et tirant au travers de l'hélice. L'appareil pouvait également embarquer jusqu'à une tonne de bombes en soute fermée dans le fuselage.
Avec le chasseur à réaction He 162, il fut également un des premiers avions équipés d'un siège éjectable.
À l'inverse des concepts allemands de l'époque qui voulaient des appareils de conception simple à la maintenance aisée (tels que le Messerschmitt Bf 109, par exemple), le Do 335 était compliqué à fabriquer, requérait des métaux stratégiques en quantité et était réputé difficilement réparable.
Son premier prototype vola en septembre 1943. Il s'ensuivit la construction d'une vingtaine d'appareils de pré-série monoplaces (Do 335A-0) ainsi que de quelques exemplaires d'entraînement biplace (Do 335B-0) destinés à la conversion des pilotes sur cet appareil.
Cet appareil, considéré d'une modernité écrasante par rapport à tous les appareils à pistons de l'époque, avait le gros défaut de requérir une masse de métaux stratégiques phénoménale à une époque où l'Allemagne les rationnait, ce qui lui valut un développement long et une construction de la pré-série tardive, retardant de ce fait une mise en service qui n'eut finalement jamais lieu. Il fut construit un total de 38 Do 335.
On envisagea un temps une construction d'une variante à moteur DB603 tractif et à turboréacteur JuMo004b propulsif ainsi que, en collaboration avec Heinkel, d'une version de nuit biplace (Do 535).
Le Do 335 ne connut qu'une courte utilisation au sein de l'Erprobungskommando 335, une unité d'évaluation opérationnelle, qui ne rencontra que rarement les appareils alliés.
Dans son livre Le Grand Cirque, l'as français Pierre Clostermann raconte une des premières rencontres en combat d'un Do 335 avec l'aviation alliée, en avril 1945. À la tête d'une patrouille de quatre Hawker Tempest de l'escadron 3 de la Royal Air Force dans la région d'Osnabrück, au nord de l'Allemagne, Clostermann rencontra par chance un Pfeil isolé au ras des arbres. Ayant détecté la menace, le pilote allemand fit demi-tour à vitesse maximum. Un seul des quatre Tempest réussit à se mettre en position de tir (sans résultat), mais le très rapide Do 335 distança aisément ses poursuivants malgré la vitesse de pointe supérieure à 750 km/h du Tempest.
Notamment en raison de son concept de motorisation en tandem et de son siège éjectable, les Do 335 et ses plans furent intensément recherchés par les unités alliées d'évaluation de matériel allemands. La course au Do 335 fut remportée par les Américains et les Britanniques qui se partagèrent les exemplaires qui n'avaient pas été sabotés ou détruits. Ceux-ci furent l'objet d'études intenses et engendrèrent quelques prototypes aux États-Unis reprenant, notamment, le principe de traction à piston et de propulsion par réaction. Ces successeurs du Do 335 et de ses variantes envisagées n'eurent cependant aucun succès, déjà dépassés par les appareils à seule propulsion par réaction tels que le F-86 Sabre.
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