Après l' Anschluss autrichien en 1938, Franz s'engagea volontairement dans la Luftwaffe et servit initialement comme mitrailleur dans une batterie de FlaK. En 1940, il rejoignit la Jagdwaffe et commença sa formation de pilote en septembre 1941. Une fois son brevet de pilote en poche en février 1943, le lieutenant Schall fut affecté au front de l'Est et au 3./52, la 3e escadrille (Staffel) de la Jagdgeschwader 52 (JG 52 – 52e escadre de chasse), alors basée à Koursk. Il remporta sa première victoire, un chasseur La-5 , le 6 mai.
Ses victoires s'enchaînèrent régulièrement tout au long de l'année 1943, tandis que son groupe appuyait l'attaque sud de l'offensive de Koursk, puis participait aux intenses combats aériens au-dessus de la tête de pont du Kouban, sur la côte de la mer Noire. À la fin de l'année, il comptait 26 victoires à son actif. Ce succès se poursuivit en 1944 avec la retraite à travers l'Ukraine vers la Roumanie : sa 40e victoire fut remportée le 19 avril, la 50e le 17 mai et la 60e le 4 juin.
Le 11 août, il fut nommé Staffelkapitän (chef d'escadrille) du 3./52. Combattant désormais dans le sud de la Pologne, basé à Cracovie, il connut alors sa période la plus prolifique de la guerre, enchaînant les victoires : trois le 12 août (74-76), trois autres le 24 (79-81), onze le 26 (83-93), dont six Il-2 , et treize le dernier jour d'août, portant son total à cent (97-109), avec onze Il-2 abattus. Cependant, la victoire ne fut pas sans difficultés : durant cette période, il fut lui-même abattu à quatre reprises, notamment lors d'un atterrissage forcé derrière les lignes ennemies.
Début septembre 1944, fort de 116 victoires, il fut transféré au nouveau Kommando Nowotny , du nom de son commandant, Walter Nowotny , alors meilleur pilote de chasse au monde avec 255 victoires. Cette unité d'essais avait pour mission de concevoir et d'évaluer les tactiques de combat du tout nouveau chasseur à réaction, le Messerschmitt Me 262. Cet appareil de pointe était sujet à de nombreux problèmes et, dès le premier mois d'essais, près de la moitié des avions de l'unité furent endommagés ou détruits lors d'accidents.
Le 2 octobre, lors de leur deuxième mission opérationnelle seulement, le pilote de la StaKa et Ritterkreuzträger Fred Teumer trouva la mort dans un accident de moteur à l'atterrissage. Le lieutenant Schall fut choisi pour le remplacer à la tête de la 2e Staffel . Une semaine plus tard, le 10 octobre, il reçut la Croix de Chevalier (Ritterkreuz) , portant son total à 117 victoires.
Le 8 novembre 1944, le général de chasse Adolf Galland était en visite pour s'enquérir de la lenteur des progrès de l'unité. Seuls quatre appareils purent décoller. Bien que Schall n'ait pu rejoindre le groupe de bombardiers, il abattit deux chasseurs d' escorte P-51 Mustang de l'USAAF , mais ses deux moteurs s'éteignirent. Alors qu'il tentait de regagner sa base de Hesepe en planant , il fut intercepté par un P-51, probablement piloté par le lieutenant James W. Kenney du 357e groupe de chasse , qui endommagea gravement son Me 262 A-1a ( numéro de série 110 404) « Blanc 7 ».
Schall réussit à s'éjecter juste avant l'explosion de son appareil. La situation était bien pire pour le commandant de l'unité, le major Nowotny, qui, dans des circonstances presque identiques, fut lui aussi pris à partie par des Mustangs après une nouvelle panne moteur. Des témoins ont vu son avion en flammes s'écraser au sol juste à l'est de leur aérodrome d'Hesepe, tuant Nowotny sur le coup.
Deux semaines plus tard, l'unité fut dissoute et intégrée à la toute nouvelle JG 7, la première unité de chasseurs à réaction opérationnelle au monde. Le Hauptmann Franz Schall, fort de 122 victoires, et son unité (rebaptisée 10./JG 7) étaient basés à Oranienburg. Il continua à remporter régulièrement des victoires à bord du Me 262, totalisant finalement au moins 14 victoires confirmées (il y en eut probablement davantage, mais elles restent non confirmées en raison des archives chaotiques des derniers jours de la guerre), ce qui le plaça au troisième rang des pilotes ayant remporté le plus de victoires sur jet durant le conflit.
Le 22 mars 1945, il abattit un Yak-9, probablement celui piloté par L.I. Sivko du 812.IAP, lui-même l'un des premiers pilotes soviétiques à abattre un chasseur à réaction Me 262. [ 9 ] Le 10 avril 1945, Schall abattit un P-51 Mustang, remportant ainsi sa dernière victoire, mais tenta ensuite un atterrissage d'urgence sur la base aérienne de Parchim. Son appareil roula dans un cratère de bombe et explosa, le tuant sur le coup.
Les sources divergent quant au nombre de victoires attribuées à Franz Schall : 133 en 550 missions. La majorité de ses victoires furent remportées sur le front de l'Est , dont 61 Il-2 Stormoviks . Ses 14 (ou 16) victoires revendiquées sur le front de l'Ouest furent toutes obtenues aux commandes du chasseur à réaction Me 262 et comprenaient six bombardiers quadrimoteurs et dix chasseurs P-51. Au moment de sa mort, il avait été proposé pour les feuilles de chêne de la Croix de Chevalier, mais cette distinction ne lui fut jamais décernée.
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