简单百科
核动力航空母舰

核动力航空母舰

核动力航空母舰（英文：nuclear powered aircraft carrier），是指由核反应堆提供动力的航母。与常规动力航母相比，它具有自持能力强、对补给依赖小、推进功率大和航行速度快等优点。但同时也存在造价高昂和使用成本高等缺点。截至2023年9月，世界上所有的核动力航母使用的都是压水型反应堆。都是通过原子裂变释放能量，然后利用锅炉产生高压蒸汽，进而驱动涡轮机，带动螺旋桨来提供动力。

核动力航空母舰最早在上世纪50年代便已开始发展，最初是由美国海军提出设想和方案，并从50年代末开始实施。1961年11月25日，世界上第一艘核动力航空母舰企业号航空母舰正式进入美国军队服役。但是由于造价高昂，“企业”号只建造了一艘便结束。而以“企业”号为起点，美国在上世纪70年代又推出了更先进成熟的尼米兹级核动力航母，并逐渐用其取代了美军中的其他常规动力航母。在美国发展核动力航母的同时，法国和苏联也各自发展了自己的核动力航母。法国在上世纪80年代设计发展的戴高乐号航空母舰是继美国企业号和尼米兹级核动力航空母舰后，世界第三款成熟的核动力航空母舰。。而苏联的核动力航母乌里扬诺夫斯克号则随着苏联解体，最终停留在了施工阶段。进入21世纪后，美国在核动力航母的建造上继续保持领先地位，推出了使用电磁弹射技术的福特号核动力航母。

截至2023年9月，全世界共有12艘核动力航空母舰处于服役状态，其中11艘在美国海军，包括10艘“尼米兹”级和1艘“福特”级。剩下1艘是法国海军的“戴高乐”号核动力航母。

研发背景

早在1946年，美国海军就开始考虑在航母上应用核动力。出现这种想法的主要原因不是核动力带来的无限航程和高速航行能力，而是能够舍弃烟囱。因为当时美国海军想在航母上部署大型轰炸机，最好能够采用无舰岛的设计，因此核动力开始收到关注。但是由于当时核动力技术尚不成熟，这种设计并没有最终成为现实。

1950年美国海军作战部长福雷斯特·谢尔曼上将启动了建造核动力航空母舰的可行性研究。但美国发展核动力航母并不是一帆风顺。美国海军内部发展核潜艇在20世纪50年代的美苏冷战初期占据了主流。海军认为核潜艇的战斗力凌驾于其他任何舰艇，即便是建造核动力水面舰艇，也应该配属给驱逐舰、护卫舰等中型舰艇，因为这些舰艇载油量有限，难以长期伴随大型攻击型航母作战，而后者携带大量油料，本身具有超长的续航性能。

而美国空军认为在核武器时代，只有空军才能实现国家的战略攻击和防御功能，而航空母舰这种装备已经过时了，海军即便有舰载机部队，也应该归空军管辖。

但随着美国需要在全球和苏联进行军事对抗，核动力航空母舰的优势逐渐凸显。例如航母使用核动力后，可以携带更多用于舰载喷气战斗机的燃料，这对于喷气机时代变得十分重要。此外核动力还可以提供大量蒸汽用于弹射，进一步节省内部空间，减少排气口和烟气排放，这都有利于舰载机使用、改善舰艇结构强度、有利于航母应对核生化攻击。

另外美国军方认为，核动力航母相较常规动力航母，最大的优势是电力和蒸汽供应充裕。常规动力航母使用蒸汽弹射器，会影响航母的最大航速以及电力供应。相反核动力航母则可以长期全功率输出蒸汽，从而能够同时保证涡轮机发电和蒸汽弹射器，从而最大程度发挥弹射器和舰载电子设备的性能。

朝鲜战争的爆发，让美国高层认识到仍然需要大型攻击型航母，而核动力显然会进一步增加大型航母的战斗力。因此在1951年美国军队参谋首长联席会议正式确立研发航母反应堆的需求。美军的H.G.里科弗少校在研究后建议在1953年建造航母的岸基原型反应堆，然后在1955年建造舰载实验堆。航母核反应堆研制计划是一系列舰用原型反应堆开发计划的一部分，涵盖了从潜艇到巡洋舰、航母等不同舰艇的需求。而1955年首艘核潜艇 “鹦鹉螺”号的试航，更为核动力水面舰艇建造打开了局面。1955年8月美国海军作战部长阿利·伯克提出了建造核动力航母的计划。1958年美国开始投资建设第一艘核动力航空母舰“企业”号。

发展历史

“企业”级

1954年美国国会批准了“企业”号核动力航母的建造。1958年美国纽波特纽斯造船厂开始安放“企业”号的龙骨，并在1960年实现舰艇下水。1961年11月25日，企业号航空母舰正式进入美国军队服役，是世界上第一艘核动力航空母舰，也是当时世界上最大的军用舰艇。在51年的服役期间，“企业”号参加了21次作战部署，包括封锁古巴、越南战争、空袭利比亚、伊拉克战争等军事行动。特别是在1964年5月至10月，“企业”号与“班布里奇”号、“长滩”号核动力巡洋舰一起参加了全核动力水面舰队特遣行动——“海环行动”，在没有加油的情况下环绕地球一周，显示了核动力航母的全球作战能力。

“企业”号作为首艘核动力航母，造价明显高于同期的常规动力航母。美国海军预估“企业”号的造价为3.14亿美元，比“福菜斯特”级航母2.02亿美元的造价高出55%，比“小鹰”级航母的2.32亿美元单位造价高出35%。而实际“企业”号完工时的造价已经达到4.45亿美元，比预估价格超出41.7%，超出“福菜斯特”级和“小鹰”级一倍以上。由于过高的造价，“企业”号仅建造了1艘。美国海军后续放弃建造“企业”级核动力航母，转而将资金投入开发常规航母和廉价核动力航母。

建造“企业”号也存在一系列的技术挑战。由于舰载核动力反应堆比常规锅炉占用了更宽的空间，导致舰体宽度增加，而为了保证航速又加长了舰体。因此“企业”号水线长度达到317米，是当时长度最大的军舰，导致纽波特纽斯造船及船坞公司要扩建干船坞长度。而建造中最大的难点就是安装4个沉重的双反应堆舱室，总共有8个A2W型核反应堆。这些核反应堆安装在第3甲板下方的舰体深处，接近龙骨的位置，安装时需要高度精确吊装操作。而且在安装前还必须进行舰体负载测试。

“企业”号显示了核动力航母一系列优势。例如“企业”号在1961年的首次试航中达到了36节的高速，创下了航母航速的新纪录；拥有搭载99架舰载机的能力，其中18架是重型强击机，远超“福菜斯特”级和“小鹰”级的搭载能力；航空弹药搭载量比“小鹰”级多20%；最大燃油搭载量比常规动力航母增加70%；由于核动力提供充沛电力，“企业”搭载了超过1500件电子设备，包括首部舰载相控阵雷达SPS-33，成为当时世界上电子系统最复杂的航母。

“尼米兹”级

美国海军的核动力航母发展计划在“企业”号之后便陷入停顿状态，仅在1961年和1963年获得建造2艘“小鹰”级常规动力航母的资金。尽管美国海军从1959年后相继推出SCB-211、SCB-211A、SCB-250等核动力航母设计，但在1967年前美军高层并没有启动新的核动力航母计划。但在性能和成本的平衡上，美国核动力航母的设计也有了显著的进步。同时技术的发展，也能够进一步缩减航母舰载核反应堆的搭载数量。美军内部评估认为，SCB-250方案核动力航母的设计已经能满足美国海军的要求，而且成本能显著低于“企业”号。

1965年“企业”号核动力航母在越南战争中表现突出，曾创造了越战期间单日出动65架次舰载机的最高记录，显示了核动力航母持续作战优势。为此美国时任国防部长麦克纳马拉改变了不支持发展核动力航母的态度，允许美国海军从1967年开始增建3艘核动力航母，并被命名为“尼米兹”级。

新的“尼米兹”级核动力航母采用的是有SCB-250方案衍生的SCB-102号设计方案。该方案甲板长度为332米，比“企业”号缩短10米，但是宽度增加0.3米，甲板外形继承于“肯尼迪”号航母，但将斜角甲板长度延长了12米。SCB-102号方案采用2座A4W型舰载核反应堆，不但节省了内部空间，而且堆芯寿命更长，能有效降低运营成本。相比“企业”级核动力航母，“尼米兹”级为了节省成本，总推进功率下降，最大航速降低，也没有采用复杂的相控阵雷达电子设备，但是最大排水量吨位和搭载能力都超过了前者。

从1975年到2009年，美国总共建造并服役了10艘“尼米兹”级核动力航母。在服役后，“尼米兹”级航母逐渐成为美国海军在美苏冷战和后冷战时代维持前沿存在、全球威慑、危机反应和海外作战的主力。而在常规动力航母逐渐退役后，“尼米兹”级核动力航母在21世纪更成为美国军队海外干涉的核心力量。

尽管美方在建造“尼米兹”级前预估单舰成本约为5.44亿美元，但实际建造后仍然发生了成本失控的现象。首舰“尼米兹”号造价达到6.35亿美元，第二艘“艾森豪威尔”号和第三艘“卡尔·文森”号成本更上涨到8亿和10亿美元。

“戴高乐”级

美国企业号航空母舰在环球航行中展现出的长时间持续作战能力，得到了法国的高度关注。因为法国需要更强大的航母以及中国人民解放军海军舰载航空兵部队力量来实现支撑本国在国际和欧洲的独特地位。1980年9月，法国国防委员会正式批准PA-88 计划，决定建造中型核动力航母。舰名经过数次变更后定为“夏尔·戴高乐”号，最终在2001年服役，比原定计划晚了5年。

相比美国第一代核动力航母，戴高乐号航空母舰的优势是能够综合当时较先进的电子信息化系统。例如该舰装备了SENIT-8战术数据处理系统，是一种融合、处理和显示航母各种传感器信息的实时作战管理系统，控制空中作战能力更强。此外K-15型压水堆为一体化反应堆，相比美国核动力航母的反应堆体积更加紧凑，而且自然循环能力强。由于法国不具备设计和建造核动力航母的成熟技术及经验。“戴高乐”号从开工建造到正式服役一共用了15年时间，陆续暴露出设计和质量的诸多问题，包括方向舵震颤、发动机故障、核反应堆耐压壳龟裂、推进器螺旋桨叶片断裂、飞机起飞的跑道太短等。

“乌里扬诺夫斯克”级

为了美苏冷战争霸，苏联涅瓦设计局在时任海军司令戈尔什科夫的支持下，从1970年开始设计对标美国“尼米兹”级航母的1160型“鹰”核动力航空母舰，排水量达到了8.5万吨，甲板长323米，可载研制中的苏-27战斗机等舰载机80-85架，但由于苏联主管国防工业的苏联部长会议第一副主席德米特里·乌斯季诺夫认为苏联核动力技术不稳定，因此否决了这一计划。随后涅瓦设计局在1976年又提出一个缩水的1153型核动力航母设计方案，排水量减少到7万吨，载机量降到50架，但乌斯季诺夫此时升任国防部长，又再度将此计划否决。

1984年乌斯季诺夫去世后，新上任的国防部长索科洛夫元帅坚决支持建造大型航母与美国海军对抗。1987年10月28日，苏共中央正式批准了2艘1143.7型“乌里扬诺夫斯克”级核动力航母的建造计划

“乌里扬诺夫斯克”号是苏联建造的最大军舰，满载排水量70000吨，舰长达到320米，能搭载70架各型舰载机。该舰装备4核反应堆，但是为了防止核反应堆发生故障后军舰失去动力，还安装有一套辅助蒸汽锅炉。该舰于1988年11月在尼古拉耶夫造船厂开工建造，苏联解体后于1992年停工，仅完成总工程量的20%，建造了20000吨的舰体结构并安装了核动力装置。

“福特”级

1997年，美国海军研究咨询委员会开始研究美国下一代CVX航母。他们研究后认为，美国军队下一代航母必须具备核动力、排水量必须超过10万短吨和采用各种模块化架构的航母全电系统这三个特点。“尼米兹”级基本满足了前两个要求，因此未来的美军航母应该在借鉴该型号的基础上研发新型航母。2004年，美国政府计划在2007年采购海军的下一代航母，当时被称为CVN-21计划。2006年10月，CVN-78项目正式取代CVN-21成为美军新一代核动力航母编号。2007年1月16日，“杰拉尔德·福特”被美国海军部长确定为新一代航母首舰的名称，“福特”级被正式确定。“福特”级的设计特色包括重新设计的甲板、新型核反应堆、比“尼米兹”级增加电力供应、采用电磁弹射和回收系统来增加飞机出动架次，使用双波段相控阵雷达、改进武器储存和输送安全性、提高生存性以及易于升级等。“福特”级甲板长333米，宽70.02米，满载排水量101605吨（100000长吨），可载各型舰载机超过75架。

但自研制以来，“福特”级航母电磁弹射器、先进阻拦装置、双波段雷达、先进武器升降机、动力系统等重要系统多次出现问题，导致了费用超支和项目延期。美国设想新一代的“福特”级，相较“尼米兹”级有三个典型指标优势，就是降低成员数量、减少生命周期成本和增加舰载机的出动率。然而三个目标实现都出现了问题。例如“福特”号最高出动频率平均每天仅有27次，远没有达到“西奥多·罗斯福”号在海湾战争中平均每天96次的水平。

设计特点

无论是退役的“企业”号还是现役的“尼米兹”级、戴高乐号航空母舰、“福特”级核动力航母，使用的都是压水型反应堆。其核动力系统由反应堆及一回路系统、二回路系统、综合控制系统、专设安全与辐射防护系统、推进系统等几部分组成，包括反应堆、蒸汽发生器、稳压器、主冷却剂泵、主汽轮齿轮机组、推进轴系等主要设备。

核动力系统

核反应堆

A2W

“企业”号核动力航母使用的是A2W核反应堆，它是在世界上第1座水面舰艇用的陆地原型核反应堆A1W的基础上发展的实用化军用核反应堆。“企业”号上一共有8座A2W反应堆，两两一组分别通过4组蒸汽涡轮驱动4根推进轴。在设计上A2W的一回路温度保持在274-285摄氏度。每座反应堆均设有4部大型电动泵，用以泵送冷却水在管路中循环，蒸汽产生器则借助一回路冷却水所传入的热量，将二回路的水加热沸腾，产生温度为279摄氏度、压力600psi(4Mpa)的蒸汽，然后再将各蒸汽发生器产生的蒸汽，通过管路分别馈送给用于驱动推进轴的蒸汽涡轮、用于提供电力的涡轮发电机、蒸汽弹射器的蒸汽接收器，以及其他辅机。蒸汽涡轮动力轴输出的高转速通过减速齿轮与离合器降到合适的低转速后，通过推进轴驱动螺旋桨。A2W使用高达97.3%的高浓缩为燃料棒。

单台A2W反应堆的输出功率为3.5万轴马力，因此需要8台核反应堆才能达到“企业”号所需的28万轴马力的设计标准。A2W在“企业”号51年的服役期间，总共进行了4次堆芯换料，分别是1964年、1970年、1979年和1994年，尽管之后的间隔时间逐渐拉长，但每一次反应堆换料仍然需要切割航母甲板并产生巨额的维护成本。

A4W

“尼米兹”级航母采用的 A4W型反应堆都是在美国核潜艇 S5W 型反应堆基础上改进衍生而来。“尼米兹”级使用2台A4W型核反应堆，单台功率达到14万轴马力（104兆瓦）。而且堆芯寿命大大延长，航母在连续使用23年后才需要进行换料大修。

K15

法国戴高乐号航空母舰核动力航母采用与“凯旋”核潜艇共用K-15型核反应堆的技术路线，“戴高乐”号航母上安装的2座K-15反应堆主要的区别是增加了安全防护屏。K-15型压水堆为一体化反应堆，相比美国核动力航母的反应堆体积更加紧凑，而且自然循环能力强。但是K-15压水堆的缺点是换料周期短和功率偏小。该型核反应堆的换料周期仅为7年，严重制约了“戴高乐”号航母的战备出勤。而且K-15压水堆单堆轴功率仅为4.15 万马力，和“企业”号的A1W核反应堆功率大致相当，不足以推动4万吨级戴高乐号航空母舰高速机动，导致后者最高航速只有27节左右。

A1B

“福特”级航母安装有2台美国贝切特公司研制的A1B型核反应堆，B代表贝切特公司（Bechtel）。美方没有公布A1B型核反应堆的具体功率指标，称比原来的A4W型反应堆功率增加25%，由此可以计算单台A1B型反应堆的功率约为130兆瓦，17万轴马力，总功率为260兆瓦、34万轴马力。

A1B型核反应堆的研发主要是为了满足新一代“福特”级航母对更大功率和电力输出的需求，贝切特公司旗下的贝蒂斯原子动力实验室在A1B型核反应堆吸取了“海狼”级、“洛杉矶”级和“弗吉尼亚”级等核潜艇反应堆的设计和运行经验，具有更好的设计性能，进一步简化了结构，采用更先进的计算机控制技术，应用先进材料技术，使堆芯具有更高的能量密度。例如A1B型核反应堆使用了新的包封材料和制造工艺来制造反应堆的平板型燃料元件，增加了热交换效率，提高功率输出性能，并统一使用U-235浓缩度为93%的燃料。此外A1B型核反应堆还重新设计了蒸汽发生器，改进了反应堆控制设备和回路系统。

推进系统

核动力航母使用的是传统蒸汽动力推进系统的一种变型，是以核反应堆和一回路设备取代了常规蒸汽动力装置的锅炉。但是由于核反应堆的特殊性和复杂性，给航母推进系统的轴系以及传动装置布置也带来了一定的难度。例如企业号航空母舰就为8台反应堆设计了4个反应堆舱。这4个舱室沿着舰体中轴的底层甲板布置，每个反应堆舱都搭配1个含有蒸汽涡轮与减速齿轮的主机舱，每个主机舱各自负费驱动1根推进轴。尽管“企业”号采用了核动力，节省了携带舰艇油料的空间，但是庞大的轴系和传动系统仍然占据了大量的空间。因此美国军队在后来“尼米兹”级核动力航母的设计上，采用了双反应堆的设计，分别使用2个主机舱推动4根推进轴，简化了轴系的设计，进一步节省了内部的空间。但当时美军内部认为，“尼米兹”的双堆设计是政治性决策的结果，更优化的设计方式是采用4反应堆的双动力舱设计，分别驱动2个主机舱推动4根推进轴。这样在1个反应堆失效的时候能保证75%的动力输出。

此外核动力航母作为大型主战舰艇，需要大型高功率单轴传动装置将涡轮机的动力输出到主轴和螺旋桨。例如美军的“尼米兹”级核动力航母就使用了通用电气研发的65000马力的大档功率传动装置，主要涉及到研制传递功率大、速比大、尺寸小、质量轻的高功率密度齿轮箱的研发。

电力系统

核动力航母电力系统对于维持舰载机作战能力、发挥航空武器系统效能、改善适居性、保障核动力系统安全至关重要，其主要特点是供电的负载杂，电站容量大，发动原动机的类型多、数量多，电网结构复杂，控制要求高，特别是核反应堆的安全性对电力系统供电的可靠性和不间断性要求极高。因此美国的“企业”号、“尼米兹”级核动力航母都配置了4台应急柴油机。法国戴高乐号航空母舰核动力航母不但装备了6台应急柴油机，而且还设置了4台燃气轮机组成两个2个安全电站保障核动力装置安全。

美国核动力航母电力系统电压经历了由450V 到4.16kV, 再到13.8 kV的过程。“企业” 号核动力航母采用450V/60Hz三相交流低压电制，发电机单机功率低，因此数量多达20个并导致电网设计复杂。而“尼米兹” 级航母采用4.16 kV/60 Hz中压供电系统，汽轮机单机功率可达8 MW，发电机组数量维持在 8 个。“福特”级航母使用13.8 kV/60 Hz的电制, 利用碳化硅固态变电站进行电压转化, 提供舰上的低压日用电。

从电网结构设计方面看，最新的“福特” 级航母采用全电辅助系统和区域配电系统。该舰的区域配电采用左舷与右舷主汇流母线方式，2 条主汇流母线在垂向距离上相隔两层甲板，分别安装于舰船水线的上方和下方。区域配电技术是 “福特” 级上采用的新技术，其优点是可以满足电磁弹射以及高能武器的电力需求，另外还能够减少电缆数量，降低建造成本并显著改善供电连续性，提高核动力航母的安全性和生命力。

防护设计

核反应堆相关舱室和管理部门，是核动力航母的重要结构。以“尼米兹”级核动力航母为例，机库甲板下面的第2甲板和部分第3甲板的舱室，布置核反应堆操作人员舱室和控制管理部门。而在第3甲板和内底则布置有核反应堆和涡轮机舱。反应堆设在舰体中央，配合多层防御隔壁和密封结构形成严密的防护。内底以下底舱主要为水舱和油舱等液舱。第3甲板、内底等重要结构使用HY- 100钢，强度等级为 690 Mpa，和飞行甲板钢板强度同级。

“尼米兹”级航母主要靠舱舷侧防护结构来防御水下鱼雷攻击。舷侧防护结构设计使得当防护结构未遭受攻击时，液舱可以为航母提供必要的舱容，而当舷侧遭受鱼雷接触爆炸时，空舱内密集的结构构件通过破损和变形吸收冲击波能量，同时液舱内的液体阻抗特性还可以衰减冲击波能量。同时液舱内密布的结构构件也可作为有力屏障，保证反应堆舱室的安全。另外航母舰底是双层舰体结构，之间用 X 形构件连接，可使外部冲击或破坏能力通过舰体外部结构和 X 形构件的变形加以吸收，阻止冲击波破坏反应堆舱室。

甲板设计

“企业”级

“企业”级采用的是美国海军舰船局在1955年提出的SCB160设计方案，属于“福莱斯特”级航母甲板的改进型，即将右舷舰岛后移，使右舷3部升降机沿着舰岛构成2前1后的配置，而非“福莱斯特”级的1前2后，而左舷升降机则从原来的弹射器前端向后挪至弹射器的后端。这种变化主要是为了满足新的大型喷气式固定翼舰载机的甲板使用需要。此外相比“福莱斯特”级的3个机库隔舱设计，“企业”级只设有2个机库隔舱，每个隔舱有2部飞机升降机。飞机的升降机也从原来的长方形，变为了不规则的五边形，以便飞机进入与离开升降机时，能方便进行前轮牵引与固定作业。另外由于核动力航母没有常规动力的烟道和烟囱，因此舰岛结构远小于此前的航母，其舰岛基座长度仅为12.19米，为舰载机节省了更多的甲板面积。由于担心“企业”级反应堆产生的蒸汽不适用于蒸汽弹射器使用，因此原来准备使用4部C-14内燃式弹射器。但由于C-14研制赶不上舰艇建造进度，最后仍然使用了4部与“小鹰”级相同的C-13蒸汽弹射器。

“尼米兹”级

“尼米兹”级的甲板设计是在美国海军舰船局1964年提出的SCB 250方案的基础上发展而来的SCB 102方案。相比“企业”级以及其他常规动力航母，“尼米兹”级甲板设计的变化主要是降低舰吹向舰尾方向的气流对舰载机降落的不利影响，而采取的方式是缩减斜角甲板的斜角。因此“尼米兹”级的斜角甲板从原来的“企业”级、“小鹰”级的10-11度，缩减为9.05度。随着斜角角度小，必然导致降落跑道的向右舷偏移。同时“尼米兹”级有采用了弹射行程更长的C-13-1蒸汽弹射器。因此“尼米兹”级的2号弹射器不是像“企业”级一样大致和航母中线平行，而是改为向左方向倾斜3度，从而避免2号弹射器干扰航母的斜角降落区。为了弥补斜角减少可能导致飞行甲板可用面积缩减，斜角甲板的长度从“企业”级的230.2米增加到242.8米。

“戴高乐”级

“戴高乐”级航母甲板长261.5米，最宽处64.36米。该舰主尺度与“克莱蒙梭”号的相近，舰岛位于舰艄右舷前部，飞行甲板面积约为1.2万平方米，比“克莱蒙梭”号大50%，斜角甲板倾斜角为8.5度。在舰岛后部和右舷中部各设有一部舰载机升降机。在甲板上布置了2套美国制造的C-13蒸汽弹射器，分别安装在主甲板和斜角甲板。由于主甲板弹射器占据了斜角飞行甲板，因此舰载机的起飞和降落不能同时进行。由于在靠近舰艏处都布置有舰岛，因此“戴高乐”级的主甲板弹射器无法靠近右舷布置，如果弹射器过于靠近舰岛，则除了空间上的冲突之外，舰载机起飞时发动机的高温高速尾焰及气流会影响上层建筑的安全，甚至可能对其上的电子设备造成破坏。此外，如果主甲板弹射器靠近舰体中轴线布置，还会压缩舰艏起飞区安全边线之外的飞行甲板面积，导致舰艏系泊舰载机数量的减少，造成飞行甲板空间的浪费。因此“戴高乐”级这样的中型航母，为了确保舰岛和飞行甲板的正常指挥作业，只能牺牲飞行甲板起降作业同时进行的能力。此外“戴高乐”级核动力航母还发生了甲板设计重大失误的情况。在1999年海上试航后，“戴高乐”级斜角降落甲板被迫延长4.4米，以满足E-2C预警机的降落和甲板作业。

“乌里扬诺夫斯克”级

“乌里扬诺夫斯克”级航母甲板类似于库兹涅佐夫号航空母舰的放大版，仍然采用了滑越式起飞设计，仍然在舰艏安装了反舰导弹垂直发射系统，但是在斜角甲板上安装了2台蒸汽弹射器。斜角甲板斜角为5.5度，滑越甲板上翘13度。安装蒸汽弹射器目的是起飞大型固定翼预警机。与“库兹涅佐夫”号相比，“乌里扬诺夫斯克”级航母在左舷增加了一部升降机，使得使得飞行甲板的作业更方便快捷。但“乌里扬诺夫斯克”级航母加装蒸汽弹射器的设计遭到了苏联航空工业部和各飞机设计局的联合抵制，甚至包括设计雅克-44固定翼预警机的雅克设计局也反对弹射起飞。直到苏联解体时蒸汽弹射器的样机也没有通过测试。

“福特”级

“福特”级航母采用了新设计的甲板。“福特”级的舰岛比“切斯特·尼米兹”长度更短。但高度增加6米，位置向后移动了42米，向外弦移动了0.9米，更靠近舰艇的尾部。与美国军队现役“尼米兹”级相比，“福特”级在舰体主尺度和型线基本保持不变，布置设计则大体延续了“尼米兹”级的风格，比如4部电磁弹射器的布置位置与原先的蒸汽弹射器基本重合，采用3道阻拦索，这些基本继承自“尼米兹”级后期“里根”和“布什”号的设计。相比“尼米兹”级，“福特”级的斜角甲板为9.150度，比原来的9.05度略有增加，主要是为了进一步减少起飞区和降落区的互相干扰。“福特”级飞行甲板的改变主要集中于右舷区域，包括缩小并后移舰岛，减少1部右舷飞机升降机且全部布置于舰岛前方，从而在舰岛前方形成了一个完整的舰载机系泊与保障区域，能够布置全新的18个一站式保障站位。与“尼米兹”级的4个飞机升降机相比，“福特”级改为3个升降机。重新设计飞行甲板是通过减少飞机加油、检查和武器装载所需要的移动次数，实现出动次数增加15%。新设计的“福特”级甲板，舰载机在着陆后只需要一次“推回”机库就能为再次起飞作战前做好准备，而且还能减少人力需求。而更少的飞机升降机、缩减机库数量和减少舰岛体积，都可以改善舰体的重心设计。“尼米兹”级的甲板设计中，由于飞行甲板边缘停靠舰载机的机翼遮挡，因此4号弹射器不能发射满载的战斗机，这个缺陷在新设计的“福特”级航母甲板被纠正了。

优点与劣势

优势

核动力航母的优势包括：舰艇机动能力强、功率密度高、不依赖海外能源、生存能力强以及零二氧化碳排放等。美国核动力航母在海上跨战区机动能力是其最显著的优势，可以最快的速度应对危机。而高功率密度则意味着与传统航母相比，核航母可以携带两倍的飞机燃料、多30%的武器以及8500立方米的额外空间。核动力航母还更容易使用超电磁炮、激光等武器和更多的强大雷达汽车传感器。航母使用核动力可以降低对海外石油燃料的依赖，美国海军称潜艇和航空母舰上使用核动力每年能节省1100 万桶石油。核动力航母能够携带更多的舰载机，能使用激光等新一代定向能武器，没有传统动力的红外辐射特征，就意味着更大的生存能力。相比常规动力航母，核动力航母基本不对外排放二氧化碳。

劣势

核动力航母的劣势包括成本高、机动作战能力受限于其他装备、加注燃料周期长、启动速度慢以及公共形象不佳。核动力航母的高成本包括研发成本高、维护成本和后期退役处理成本高。美国研发了三代核动力航母，研发建造成本全部大幅超越原有指标。另外企业号航空母舰的退役拆解，至少要花费超过5亿美元，最大花费超过15亿美元，几乎相当于一艘新航母。

核动力航母本身依靠核动力具有无限巡航的能力，但是航母发挥战斗力依靠的是舰载机和整个航母战斗群，而相关舰载机和常规动力舰艇，仍然需要定期的油料补充，航母的速度受限于整个战斗群的速度。核动力航母反应堆寿命能达到10-20年，但在核动力航母整个接近50年的运营周期内，至少需要1-2次甚至更多的燃料加注和大修，每一次都需要耗时接近2年的时间。在航母整个的运营周期内，核动力并没有显示出明显的部署时间上的优势。出于安全原因，核动力航母在返回母港时要关闭核反应堆，而重新启动则需要18-24小时，而燃气动力航母仅需要几十分钟。最后是核动力航母的公共形象不佳，很多国家民众谈核色变，甚至不允许核动力舰艇进入其领海。

各国核动力航母性能对比

实战运用

越南战争

1965年12月2日，“企业”号核动力航母进行首次实战参加了越南战争并表现突出，据统计在一次支援陆军绿色贝雷帽的行动中，“企业”号曾创造了越战期间单日出动165架次舰载机攻击的最高记录，显示了核动力航母持续作战优势，进一步坚定了美国军队高层发展核动力航母的信心。1972年5月至10月，“ 企业”号参加了越战中美国发起的 “后卫” 作战行动，遏制越南民主共和国向南越的战争运输行动。1972年“企业”号还参加了第二阶段“后卫II”作战行动，主要对河内和海防市周边地区的越军地空导弹发射场、高射炮阵地、陆军营房、储油库、列车编组场和停车场等目标进行不间断的空中打击，逼迫北越方面继续进行谈判。1975年4月中旬，南越政权已经濒临崩溃。4月29日，美国军队发起 “快风行动”，旨在紧急撤退滞留在南越首都胡志明市的美国公民。在三个小时的 “快风行动” 中， “企业” 号共出动战机95架次，为执行撤退任务的第七舰队直升机群提供空中保护。

锡德拉湾事件

1981年8月19日，美国海军第六舰队在地中海锡德拉湾北部进行演习。当天早晨7点18分，参加演习的“尼米兹”号核动力航母上的两架 F-14“雄猫”战机起飞，在距利比亚海岸约 60 海里的地方拦截了两架利比亚空军的苏-22战斗机。美方称两架F-14战斗机警告利比亚战机不要靠近演习区域时，其中一架利比亚飞机突然向领头的 F-14 发射了一枚“环礁”空空导弹。F-14在机动躲避导弹后，向发动攻击的苏-17攻击机发射了AIM-9响尾蛇导弹并将其击落。几秒钟后，另一架F-14战机也发射了“响尾蛇”导弹将另外一架利比亚战斗机击落。整个交战持续了大约一分钟。

螳螂行动

1988年4月18日，美军企业号航空母舰舰载机和护航舰艇发动了“螳螂行动”，对波斯湾的伊朗海军舰艇发动攻击，以报复伊方布设水雷导致美国军队护卫舰受损。其中“企业”号起飞多架A-6E攻击机，使用“石眼”集束炸弹、AGM-84反舰导弹和激光制导炸弹，击沉伊朗“萨汗德”号、击伤“萨巴兰”号以及多艘小型快艇。

海湾战争

在1991年的海湾战争中，美军主要参战的除了“独立”号、“萨拉托加”和“约翰·肯尼迪”号3艘常规动力航母，就是“西奥多·罗斯福”号核动力航母。从1991年1月19日到2月27日，“西奥多·罗斯福”号核动力航母总共起飞舰载机3897架次支援“沙漠风暴”行动作战，任务完成成功率达到97.8%，总共向伊拉克南部和科威特的伊军目标投下2197吨（484万磅）弹药，单日最大投弹量为148吨（32.7万磅）。

对前南斯拉夫地区的军事干涉

从1993年4月12日开始，美国军队的“西奥多·罗斯福”号核动力航母战斗群就在波黑上空实施执行禁飞区任务。1995年8月30日至9月4日，“西奥多·罗斯福”号航母战斗群领导了对波黑塞族共和国的首次北大西洋公约组织空袭。8月30日的空袭中，美军航母就出动了4架次F-14战斗机、31架F/A-18C和2架EA-6徘徊者式电子作战机。在总共5天的空袭中，“西奥多·罗斯福”号航母总共出动舰载机492架次。1999年3月24日至6月10日，美国和北约对南斯拉夫联盟共和国发起空袭行动。从4月6日到6月9日，“西奥多·罗斯福”号航母舰载机总共起飞4270架次，其中作战起飞3055架次，对地攻击任务1700架次，摧毁了447个战术目标和88个固定目标，占到总击毁目标的33%，而自身没有一架舰载机被敌方击中。

阿富汗战争

2001年9月11日，美国爆发“9·11”恐怖袭击事件。2001年10月7日，美国向阿富汗塔利班政权发动攻击，启动“持久自由行动”。在行动的前6个月中，美国海军向该地区总共派遣了6个航母战斗群。其中10月7日就在现场发动空袭的就包括“企业”号和“卡尔·文森”号两艘核动力航母。10月12日，小鹰号航空母舰常规动力航母抵达北阿拉伯海。随后在10月15日，“西奥多·罗斯福”号航母抵达战区。几周后“约翰·C·斯坦尼斯”号核动力航母抵达战区。2002年3月，常规动力航母“约翰·肯尼迪”号抵达战区接替“西奥多·罗斯福”号。从10月7日到11月12日，美国军队总共出动1900架次飞机空袭阿富汗，其中80%的架次来自3艘核动力航母：“企业”号、“卡尔·文森”号和“西奥多·罗斯福”号。美军一般采用两个核动力航母战斗群分别在日间和夜间轮换出击的作战方式。美军舰载机投下的弹药中有93%是精确制导弹药。此外2001年12月法国也将戴高乐号航空母舰核动力航母部署在东印度洋并派遣舰载战斗机在阿富汗上空执行任务。

伊拉克战争

2003年3月17日，美国总统小布什要求伊拉克总统萨达姆和他两个儿子在48小时内离开伊拉克。此时美国海军已经在伊拉克周围部署了5个航母战斗群，其中有3个是核动力航母。“西奥多·罗斯福”号和“哈里·S·杜鲁门”号部署在地中海东部，而“亚伯拉罕·林肯”号部署在波斯湾，与常规动力的“小鹰”号和“星座”号共同作战。而美国军队的“尼米兹”号航母正向波斯湾机动。“西奥多·罗斯福”号作战中，出动战斗飞行1003架次，在伊拉克投掷弹药超过453吨。“哈里·S·杜鲁门”号成功出动 1280 架次，投掷700多吨弹药。“亚伯拉罕·林肯”号在伊拉克投掷了726吨弹药。“尼米兹”号在伊拉克投掷了57吨弹药。

对利比亚的军事干涉

2011年3月至10月，西方发动了对利比亚的军事干涉。其中法国出动了戴高乐号航空母舰核动力航母，这也是这次行动中唯一一艘使用弹射器的平通甲板航母。“戴高乐”号航母固定翼舰载机包括10 架阵风、6架超级军旗和2架E-2空中预警机，总共执行了138天任务，共主动1350架次，其中840架次为攻击任务，此次军事干涉北大西洋公约组织各国总共进行了6700多架次的空袭，其中法国进行了2200多架次，而将近一半是来自“戴高乐”号航母。

坚定决心行动

2014年10月美国军队发动“坚定决心”行动来打击伊拉克以及叙利亚的“伊斯兰国”（ISIS）恐怖组织，至今行动仍未结束。美军有多艘核动力航母在不同阶段参加了这一军事行动，包括“乔治·H·W·布什”号、“约翰·C·斯坦尼斯”号、“哈里·S·杜鲁门”号、“尼米兹”号、“德怀特·艾森豪威尔”号和“西奥多·罗斯福”号。但是相比从前的美军军事干涉，美军核动力航母在这次行动中的打击频率有了大幅度降低，出动舰载机主要是执行情报、监视和侦察（ISR）飞行，而不是投放武器空袭。而2016年美国军队“哈里·S·杜鲁门”号在打击ISIS作战中，8个月共飞行了 2,054 架次，消耗了1,598 枚精确弹药，平均每天出动10 架次，没架次平均投掷约 0.78 枚弹药。

事故和问题

“企业”号火灾

1969年1月14日早上6点30分，夏威夷珍珠港西南约70海里的海域美军的“企业”号核动力航母舰载机就开始了飞行作业。8点18分，当“企业”号向左转进入逆风时，飞行甲板左后部的降落区外突然发生了爆炸事故。1架F-4J舰载机右侧机翼携带的1枚127毫米火箭弹突然爆炸，弹片击穿了飞机的外部燃油箱并引发了JP-5燃油火灾。大约一分钟后，F-4J上的其他3枚火箭弹爆炸，炸穿了飞行甲板，导致燃烧的JP-5燃油流入O-3层甲板。企业号航空母舰的舰长肯特·李上校迅速转向，试图让逆风吹走飞行甲板上的烟雾和火焰。然而3分钟后，又一架F-4舰载机上的一枚炸弹爆炸，炸出一个更大的洞口（约5.2平方米），并将更多燃烧的燃料渗入下层甲板。这次爆炸切断了消防水管，并使最近的消防泡沫装置无法正常工作。接着又发生了两次227公斤炸弹爆炸，然后是一架飞机上的三次爆炸，炸出一个37平方米的大洞，破坏了一个6000加仑的燃油罐，外界能看到一个巨大的火球升起。事后统计总共发生了18次爆炸，炸出了飞行甲板上的五个大洞（但没有位于着陆区域），摧毁了八架F-4幽灵II战斗机、六架A-7海盗机和一架EKA-3B加油机，造成28人死亡，314人受伤。事故原因是一台MD-3A飞机启动装置排出的310摄氏度的高温热气，引爆了火箭弹。但是“企业”号的巨大事故，并没有对核反应堆造成影响，而且舰体大火被扑灭，这是因为“企业”号96%的船员和86%的空中联队人员接受了正式的消防培训。

“戴高乐”号反应堆问题

1999年1月至2000年5月，“戴高乐”号核动力航母进行了一系列试航测试活动。1999年1月的首次试航中，“戴高乐”号仅航行了48小时就必须返回母港，原因是发现核反应堆二回路的一台电动泵故障，导致核反应堆无法在50%以上的最大功率下运行。电动泵的故障原因是特殊滚珠轴承出现了过热问题。在2000年2月的一次试航中，“戴高乐”号还发现了反应堆辐射防护层燃烧的问题。这是因为国际防辐射委员会（CIPRI）在1998年颁布新的核设施暴露人员辐射标准，新标准更为严格，在某些情况下甚至需要低于自然辐射。为此戴高乐号航空母舰在反应堆外部安装了新的中子吸收层，但是安装的位置有误，太靠近反应堆的绝热层，其结果就是反应堆运转后会引发吸收层的燃烧。最终大致“戴高乐”号进行6个星期的改装，重新设计安装辐射吸收层。

退役处理

“企业”号是美国和世界上第一艘核动力航空母舰，在2012年退役，但是直到2025年后航母的拆解工作才会开始，这是因为核动力航母拆解的复杂性远远超过常规动力航母。相比之下，美国军队的“小鹰”号常规动力航母在2009年退役，2017年宣布正式拆解，2022年就开始了解体拆除的过程。

在“企业”号退役仅仅一年后的2013年，美国海军就立刻回收了这艘航母最重要的部件——8个核反应堆内的武器级高浓缩铀燃料棒。这些燃料棒上的铀235浓度高达97%，完全可以制作核武器，因此美军为了核安全和后续核动力航母的核燃料使用，必须进行回收。

美军回收核动力航母反应堆燃料棒的过程，可参照英国回收苏格兰大学UTR-300反应堆燃料棒的工作。UTR-300反应堆使用铀235浓度达到90%的燃料棒，和美国军用燃料棒规格很相近。提取燃料棒实际就是将高度放射性的燃料棒从反应堆中取出并放进另一个屏蔽装置中，而且全程需要辐射屏蔽。但由于屏蔽装置体积巨大，无法放置在小型反应堆水池中进行直接水下转移，因此需要专门的燃料棒小型水下二次转移屏蔽装置。卸载燃料棒的工人，通过这种小型二次转移屏蔽装置将燃料棒从反应堆中吊装取出，然后通过专用的对接口插入到大型屏蔽装置中，整个过程保持屏蔽状态。大型屏蔽装置内部还有旋转装置，可以插入多个燃料棒然后进行转运。在整个回收过程中，反应堆舱必须安装背景监测设备、中子剂量率监测仪、手持伽玛监测仪和空气采样器进行区域辐射剂量监测。所有操作人员都必须佩戴了全身热释光（TLD）数字剂量计（包括手指和头部），随时检测辐射剂量。负责吊运燃料棒的操作员还必须在脚等部位佩戴了热释光剂量计，以记录核燃料棒在可能的接口间隙产生的辐射剂量。

在取出核燃料棒后，按照美国军队核潜艇的退役处理规律，“企业”号的核动力反应堆应该被拆除，然后用驳船将它们从普吉特海湾海军基地沿哥伦比亚河运输到陆上，最后用卡车运到能源部汉福德基地永久储存。最后剩下的舰体进行拆解。但是这项过程耗资将达到10.5-15.5亿美元，从2034年才能开始，2044年才能完成全部拆解工作。因此美国海军还准备采取更省钱的方式，即让商业造船厂完成拆解，反应堆储存地点待定，耗资为7.5-14亿美元。2024年开始2029年结束。此外美国军队还保留了一个无行动备选方案，也就是将“企业”号无限期停泊在纽波特纽斯造船及船坞公司的水上存储地点。这种处理每年耗资1000万美元。

未来发展

全电推进

航母使用电力推进在20世纪早期就有了，1925年美国建造的“列克星敦”号航母就使用了18000轴马力的蒸汽轮机电力推进系统。但由于当时电力推进装置存在费用高、效率低、海上维护保养工作量大的缺点，被齿轮传动推动方式代替。而随着功率电力技术的发展，航母使用电力推进又成为可能。1994年美国工程师学会会议上提出了综合电力系统的概念，构成了综合全电力推进系统，从全舰船的能源高度统盘考虑电力和动力系统的全面融合，可应用于各种水下、水面舰船，也包括航空母舰。

尽管“福特”级航母的发电功率超过“尼米兹”级，但是并未采用类似“伊丽莎白”级这种常规动力航母的综合电力推进系统，而仍然使用传统的齿轮传动方式，这是因为按照 “福特”级的推进需求，单轴推进功率将超过 52MW，目前单机功率最大的推进电机也不能满足需要。 “福特”级上除推进以外的所有辅助系统均使用电力。

能量武器

2015年美国军队福特级航母项目执行官托马斯·摩尔少将表示，福特号航空母舰能够产生的电力，是尼米兹级航母的三倍多，因此未来可以装备激光等定向能武器来取代现有的航母近程导弹防御系统。2021年美国海军作战部长迈克尔·吉尔戴上将表示，正在考虑在福特级核动力航母上部署激光武器，以防御未来高技术反舰导弹的攻击。

聚变反应堆

美国最大的军工企业洛克希德·马丁公司在2014年提交了一种被称为“紧凑型聚变反应堆”（CFR）的设计专利。这种聚变反应堆不是巨大的托卡马克核聚变装置，而是以一种不同的方式来保持等离子体的压力，效率比托卡马克核聚变装置更高，因此能通过较小的体积实现更大的聚变能量输出。洛马公司称这种聚变反应堆的功率足以为一艘航空母舰提供动力，而且比传统的裂变压水堆体积更小，更节省空间，产生的核废料更少，寿命更长。