El 23 de febrero de 1951, en la base Istres, Constatin “Kostia” Rozanoff subía a los controles de Dassault MD-452 Mystere 01. El avión despegó a los 210 km/h y voló unos cuantos segundos. Rozanoff volvió de nuevo al punto de despegue, y esta vez realizó un vuelo de 40 minutos sin incidentes reseñables.
El primer prototipo del Mystère I era esencialmente un Ouragan con un ala en flecha de 30 grados y superficies de cola modificadas. Su motor era un Rolls-Royce Nene, ya que en aquellos momentos Francia no producía ninguna planta motriz de reacción utilizable. Le siguieron dos prototipos más, propulsados por el turborreactor de flujo centrífugo Rolls-Royce Tay 250, una versión mejorada del Rolls-Royce Nene, construido bajo licencia por Hispano-Suiza y con un empuje de 28,0 kN (6300 lbf).
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Estos tres prototipos Mystère I dieron lugar a dos prototipos Mystère IIA, propulsados por el Tay y armados con cuatro cañones Hispano de 20 mm; y luego a cuatro prototipos Mystère IIB, que cambiaron los cuatro cañones de 20 mm por dos cañones tipo revólver DEFA de 30 mm.
Un Mystère IIA fue el primer avión francés en superar la velocidad de Mach 1 en vuelo controlado (en picado), el 28 de octubre de 1951. El comandante Roger Carpentier, del centro de pruebas de vuelo, fue el primer francés en romper oficialmente la barrera del sonido el 12 de diciembre de 1952 en Brétigny. Jacqueline Auriol fue la primera mujer en lograrlo, el 15 de agosto de 1953, en la cabina de un Mystère II.
El Mystère II n.° 4 sirvió como banco de pruebas de vuelo para los motores Snecma Atar 101 C y 101 D. Su primer vuelo tuvo lugar en diciembre de 1952, pilotado por Charles Monier. El Mystère II estaba equipado con las primeras unidades de servocontrol de serie fabricadas en Francia, diseñadas y construidas especialmente en Saint-Cloud por Dassault.
El 15 de enero de 1953, la Fuerza Aérea Francesa encargó 150 aviones Mystère II C (motor Atar, ala simétrica y dos cañones de 30 mm). El primer modelo de producción voló el 1 de octubre de 1954, pilotado por Georges Brian. El último Mystère IIC se entregó en 1957, momento en el que el modelo ya estaba siendo relegado a tareas de entrenamiento avanzado. El Mystere II sufrió gran cantidad de accidente. En la fuerza aérea francesa fue un avión “malquerido”, y a pesar de sus diversas primicias, se le con sedera un modelo de transición.
El diseño de aeronaves avanzaba con gran rapidez en la década de 1950, e incluso mientras el Mystère IIC entraba en servicio, el Dassault Mystère IVA, de mejor calidad, ya volaba. El Mystère IIC fue en gran medida un modelo provisional, aunque persistió en su función de entrenamiento hasta 1963. No hubo compradores extranjeros para el Mystère II. Los israelíes estuvieron interesados en adquirir 24 unidades, pero anularon el pedido y adquirieron el Mystère IVA. El Mystère II nunca se utilizó en combate.
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