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來源：互聯網

核動力航空母艦（英文：nuclear powered aircraft carrier），是指由核反應堆提供動力的航母。與常規動力航母相比，它具有續航能力強的優點。同時核能燃料具有燃燒無污染、噪聲低、體積小、重量輕的特點。但同時也存在造價高昂和使用成本高等缺點。核動力航空母艦與傳統動力航空母艦間的區別，在于以核反應堆替代鍋爐作為產生蒸汽的熱量來源。

核動力航空母艦最早在上世紀50年代便已開始發展，最初是由美國海軍提出設想和方案，并從50年代末開始實施。1961年11月，世界上第一艘核動力航空母艦企業號航空母艦正式進入美國軍隊服役。但是由于造價高昂，“企業”號只建造了一艘便結束。而以“企業”號為起點，美國在上世紀70年代又推出了更先進成熟的尼米茲級核動力航母（首制艦為“尼米茲”號，于1975年5月建成、服役），成為美國第二代核動力航空母艦，并逐漸用其取代了美軍中的其他常規動力航母。在美國發展核動力航母的同時，法國和蘇聯也各自發展了自己的核動力航母。法國在上世紀80年代設計發展的戴高樂號航空母艦也是除美國外唯一擁有核動力航母的國家。而蘇聯的核動力航母烏里揚諾夫斯克號則隨著蘇聯解體，最終停留在了施工階段。進入21世紀后，美國在核動力航母的建造上繼續保持領先地位，推出了使用電磁彈射技術的福特號核動力航母。

截至2023年9月，全世界共有12艘核動力航空母艦處于服役狀態，其中11艘在美國海軍，包括10艘“尼米茲”級和1艘“福特”級。剩下1艘是法國海軍的“戴高樂”號核動力航母。

研發背景

早在1946年，美國海軍就開始考慮在航母上應用核動力。出現這種想法的主要原因不是核動力帶來的無限航程和高速航行能力，而是能夠舍棄煙囪。因為當時美國海軍想在航母上部署大型轟炸機，最好能夠采用無艦島的設計，因此核動力開始收到關注。但是由于當時核動力技術尚不成熟，這種設計并沒有最終成為現實。

1950年美國海軍作戰部長福雷斯特·謝爾曼上將啟動了建造核動力航空母艦的可行性研究。但美國發展核動力航母并不是一帆風順。美國海軍內部發展核潛艇在20世紀50年代的美蘇冷戰初期占據了主流。海軍認為核潛艇的戰斗力凌駕于其他任何艦艇，即便是建造核動力水面艦艇，也應該配屬給驅逐艦、護衛艦等中型艦艇，因為這些艦艇載油量有限，難以長期伴隨大型攻擊型航母作戰，而后者攜帶大量油料，本身具有超長的續航性能。

而美國空軍認為在核武器時代，只有空軍才能實現國家的戰略攻擊和防御功能，而航空母艦這種裝備已經過時了，海軍即便有艦載機部隊，也應該歸空軍管轄。

但隨著美國需要在全球和蘇聯進行軍事對抗，核動力航空母艦的優勢逐漸凸顯。例如航母使用核動力后，可以攜帶更多用于艦載噴氣戰斗機的燃料，這對于噴氣機時代變得十分重要。此外核動力還可以提供大量蒸汽用于彈射，進一步節省內部空間，減少排氣口和煙氣排放，這都有利于艦載機使用、改善艦艇結構強度、有利于航母應對核生化攻擊。

另外美國軍方認為，核動力航母相較常規動力航母，最大的優勢是電力和蒸汽供應充裕。常規動力航母使用蒸汽彈射器，會影響航母的最大航速以及電力供應。相反核動力航母則可以長期全功率輸出蒸汽，從而能夠同時保證渦輪機發電和蒸汽彈射器，從而最大程度發揮彈射器和艦載電子設備的性能。

朝鮮戰爭的爆發，讓美國高層認識到仍然需要大型攻擊型航母，而核動力顯然會進一步增加大型航母的戰斗力。因此在1951年美國軍隊參謀首長聯席會議正式確立研發航母反應堆的需求。美軍的H.G.里科弗少校在研究后建議在1953年建造航母的岸基原型反應堆，然后在1955年建造艦載實驗堆。航母核反應堆研制計劃是一系列艦用原型反應堆開發計劃的一部分，涵蓋了從潛艇到巡洋艦、航母等不同艦艇的需求。而1955年首艘核潛艇 “鸚鵡螺”號的試航，更為核動力水面艦艇建造打開了局面。1955年8月美國海軍作戰部長阿利·伯克提出了建造核動力航母的計劃。1958年美國開始投資建設第一艘核動力航空母艦“企業”號。

發展歷史

“企業”級

1954年美國國會批準了“企業”號核動力航母的建造。1958年美國紐波特紐斯造船廠開始安放“企業”號的龍骨，并在1960年實現艦艇下水。1961年11月25日，企業號航空母艦正式進入美國軍隊服役，是世界上第一艘核動力航空母艦，也是當時世界上最大的軍用艦艇。在51年的服役期間，“企業”號參加了21次作戰部署，包括封鎖古巴、越南戰爭、空襲利比亞、伊拉克戰爭等軍事行動。特別是在1964年5月至10月，“企業”號與“班布里奇”號、“長灘”號核動力巡洋艦一起參加了全核動力水面艦隊特遣行動——“海環行動”，在沒有加油的情況下環繞地球一周，顯示了核動力航母的全球作戰能力。

“企業”號作為首艘核動力航母，造價明顯高于同期的常規動力航母。美國海軍預估“企業”號的造價為3.14億美元，比“福菜斯特”級航母2.02億美元的造價高出55%，比“小鷹”級航母的2.32億美元單位造價高出35%。而實際“企業”號完工時的造價已經達到4.45億美元，比預估價格超出41.7%，超出“福菜斯特”級和“小鷹”級一倍以上。由于過高的造價，“企業”號僅建造了1艘。美國海軍后續放棄建造“企業”級核動力航母，轉而將資金投入開發常規航母和廉價核動力航母。

建造“企業”號也存在一系列的技術挑戰。由于艦載核動力反應堆比常規鍋爐占用了更寬的空間，導致艦體寬度增加，而為了保證航速又加長了艦體。因此“企業”號水線長度達到317米，是當時長度最大的軍艦，導致紐波特紐斯造船及船塢公司要擴建干船塢長度。而建造中最大的難點就是安裝4個沉重的雙反應堆艙室，總共有8個A2W型核反應堆。這些核反應堆安裝在第3甲板下方的艦體深處，接近龍骨的位置，安裝時需要高度精確吊裝操作。而且在安裝前還必須進行艦體負載測試。

“企業”號顯示了核動力航母一系列優勢。例如“企業”號在1961年的首次試航中達到了36節的高速，創下了航母航速的新紀錄；擁有搭載99架艦載機的能力，其中18架是重型強擊機，遠超“福菜斯特”級和“小鷹”級的搭載能力；航空彈藥搭載量比“小鷹”級多20%；最大燃油搭載量比常規動力航母增加70%；由于核動力提供充沛電力，“企業”搭載了超過1500件電子設備，包括首部艦載相控陣雷達SPS-33，成為當時世界上電子系統最復雜的航母。

“尼米茲”級

美國海軍的核動力航母發展計劃在“企業”號之后便陷入停頓狀態，僅在1961年和1963年獲得建造2艘“小鷹”級常規動力航母的資金。盡管美國海軍從1959年后相繼推出SCB-211、SCB-211A、SCB-250等核動力航母設計，但在1967年前美軍高層并沒有啟動新的核動力航母計劃。但在性能和成本的平衡上，美國核動力航母的設計也有了顯著的進步。同時技術的發展，也能夠進一步縮減航母艦載核反應堆的搭載數量。美軍內部評估認為，SCB-250方案核動力航母的設計已經能滿足美國海軍的要求，而且成本能顯著低于“企業”號。

1965年“企業”號核動力航母在越南戰爭中表現突出，曾創造了越戰期間單日出動65架次艦載機的最高記錄，顯示了核動力航母持續作戰優勢。為此美國時任國防部長麥克納馬拉改變了不支持發展核動力航母的態度，允許美國海軍從1967年開始增建3艘核動力航母，并被命名為“切斯特·尼米茲”級。

“尼米茲”級航母的標準排水量為72916噸，艦長332.9米，寬40.8米，艦上裝有2座核反應堆（A4W/A1G）和4臺蒸汽輪機，航速30節以上，裝填一次核燃料可持續使用13年，航程可達100萬海里。艦上可搭載90架各種類型戰機，最大艦載機數量超過一百架。

新的“尼米茲”級核動力航母采用的是有SCB-250方案衍生的SCB-102號設計方案。該方案甲板長度為332米，比“企業”號縮短10米，但是寬度增加0.3米，甲板外形繼承于“肯尼迪”號航母，但將斜角甲板長度延長了12米。SCB-102號方案采用2座A4W型艦載核反應堆，不但節省了內部空間，而且堆芯壽命更長，能有效降低運營成本。相比“企業”級核動力航母，“尼米茲”級為了節省成本，總推進功率下降，最大航速降低，也沒有采用復雜的相控陣雷達電子設備，但是最大排水量噸位和搭載能力都超過了前者。

從1975年到2009年，美國總共建造并服役了10艘“尼米茲”級核動力航母。在服役后，“尼米茲”級航母逐漸成為美國海軍在美蘇冷戰和后冷戰時代維持前沿存在、全球威懾、危機反應和海外作戰的主力。而在常規動力航母逐漸退役后，“尼米茲”級核動力航母在21世紀更成為美國軍隊海外干涉的核心力量。

盡管美方在建造“尼米茲”級前預估單艦成本約為5.44億美元，但實際建造后仍然發生了成本失控的現象。首艦“尼米茲”號造價達到6.35億美元，第二艘“艾森豪威爾”號和第三艘“卡爾·文森”號成本更上漲到8億和10億美元。

“戴高樂”級

美國企業號航空母艦在環球航行中展現出的長時間持續作戰能力，得到了法國的高度關注。因為法國需要更強大的航母以及中國人民解放軍海軍艦載航空兵部隊力量來實現支撐本國在國際和歐洲的獨特地位。1980年9月，法國國防委員會正式批準PA-88 計劃，決定建造中型核動力航母。艦名經過數次變更后定為“夏爾·戴高樂”號，最終在2001年服役，比原定計劃晚了5年。

相比美國第一代核動力航母，戴高樂號航空母艦的優勢是能夠綜合當時較先進的電子信息化系統。例如該艦裝備了SENIT-8戰術數據處理系統，是一種融合、處理和顯示航母各種傳感器信息的實時作戰管理系統，控制空中作戰能力更強。此外K-15型壓水堆為一體化反應堆，相比美國核動力航母的反應堆體積更加緊湊，而且自然循環能力強。由于法國不具備設計和建造核動力航母的成熟技術及經驗。“戴高樂”號從開工建造到正式服役一共用了15年時間，陸續暴露出設計和質量的諸多問題，包括方向舵震顫、發動機故障、核反應堆耐壓殼龜裂、推進器螺旋槳葉片斷裂、飛機起飛的跑道太短等。

“烏里揚諾夫斯克”級

為了美蘇冷戰爭霸，蘇聯涅瓦設計局在時任海軍司令戈爾什科夫的支持下，從1970年開始設計對標美國“尼米茲”級航母的1160型“鷹”核動力航空母艦，排水量達到了8.5萬噸，甲板長323米，可載研制中的蘇-27戰斗機等艦載機80-85架，但由于蘇聯主管國防工業的蘇聯部長會議第一副主席德米特里·烏斯季諾夫認為蘇聯核動力技術不穩定，因此否決了這一計劃。隨后涅瓦設計局在1976年又提出一個縮水的1153型核動力航母設計方案，排水量減少到7萬噸，載機量降到50架，但烏斯季諾夫此時升任國防部長，又再度將此計劃否決。

1984年烏斯季諾夫去世后，新上任的國防部長索科洛夫元帥堅決支持建造大型航母與美國海軍對抗。1987年10月28日，蘇共中央正式批準了2艘1143.7型“烏里揚諾夫斯克”級核動力航母的建造計劃

“烏里揚諾夫斯克”號是蘇聯建造的最大軍艦，滿載排水量70000噸，艦長達到320米，能搭載70架各型艦載機。該艦裝備4核反應堆，但是為了防止核反應堆發生故障后軍艦失去動力，還安裝有一套輔助蒸汽鍋爐。該艦于1988年11月在尼古拉耶夫造船廠開工建造，蘇聯解體后于1992年停工，僅完成總工程量的20%，建造了20000噸的艦體結構并安裝了核動力裝置。

“福特”級

1997年，美國海軍研究咨詢委員會開始研究美國下一代CVX航母。他們研究后認為，美國軍隊下一代航母必須具備核動力、排水量必須超過10萬短噸和采用各種模塊化架構的航母全電系統這三個特點。“尼米茲”級基本滿足了前兩個要求，因此未來的美軍航母應該在借鑒該型號的基礎上研發新型航母。2004年，美國政府計劃在2007年采購海軍的下一代航母，當時被稱為CVN-21計劃。2006年10月，CVN-78項目正式取代CVN-21成為美軍新一代核動力航母編號。2007年1月16日，“杰拉爾德·福特”被美國海軍部長確定為新一代航母首艦的名稱，“福特”級被正式確定。“福特”級的設計特色包括重新設計的甲板、新型核反應堆、比“尼米茲”級增加電力供應、采用電磁彈射和回收系統來增加飛機出動架次，使用雙波段相控陣雷達、改進武器儲存和輸送安全性、提高生存性以及易于升級等。“福特”級甲板長333米，寬70.02米，滿載排水量101605噸（100000長噸），可載各型艦載機超過75架。

但自研制以來，“福特”級航母電磁彈射器、先進阻攔裝置、雙波段雷達、先進武器升降機、動力系統等重要系統多次出現問題，導致了費用超支和項目延期。美國設想新一代的“福特”級，相較“尼米茲”級有三個典型指標優勢，就是降低成員數量、減少生命周期成本和增加艦載機的出動率。然而三個目標實現都出現了問題。例如“福特”號最高出動頻率平均每天僅有27次，遠沒有達到“西奧多·羅斯福”號在海灣戰爭中平均每天96次的水平。

設計特點

無論是退役的“企業”號還是現役的“尼米茲”級、戴高樂號航空母艦、“福特”級核動力航母，使用的都是壓水型反應堆。其核動力系統由反應堆及一回路系統、二回路系統、綜合控制系統、專設安全與輻射防護系統、推進系統等幾部分組成，包括反應堆、蒸汽發生器、穩壓器、主冷卻劑泵、主汽輪齒輪機組、推進軸系等主要設備。

核動力系統

核反應堆

A2W

“企業”號核動力航母使用的是A2W核反應堆，它是在世界上第1座水面艦艇用的陸地原型核反應堆A1W的基礎上發展的實用化軍用核反應堆。“企業”號上一共有8座A2W反應堆，兩兩一組分別通過4組蒸汽渦輪驅動4根推進軸。在設計上A2W的一回路溫度保持在274-285攝氏度。每座反應堆均設有4部大型電動泵，用以泵送冷卻水在管路中循環，蒸汽產生器則借助一回路冷卻水所傳入的熱量，將二回路的水加熱沸騰，產生溫度為279攝氏度、壓力600psi(4Mpa)的蒸汽，然后再將各蒸汽發生器產生的蒸汽，通過管路分別饋送給用于驅動推進軸的蒸汽渦輪、用于提供電力的渦輪發電機、蒸汽彈射器的蒸汽接收器，以及其他輔機。蒸汽渦輪動力軸輸出的高轉速通過減速齒輪與離合器降到合適的低轉速后，通過推進軸驅動螺旋槳。A2W使用高達97.3%的高濃縮為燃料棒。

單臺A2W反應堆的輸出功率為3.5萬軸馬力，因此需要8臺核反應堆才能達到“企業”號所需的28萬軸馬力的設計標準。A2W在“企業”號51年的服役期間，總共進行了4次堆芯換料，分別是1964年、1970年、1979年和1994年，盡管之后的間隔時間逐漸拉長，但每一次反應堆換料仍然需要切割航母甲板并產生巨額的維護成本。

A4W

“尼米茲”級航母采用的 A4W型反應堆都是在美國核潛艇 S5W 型反應堆基礎上改進衍生而來。“尼米茲”級使用2臺A4W型核反應堆，單臺功率達到14萬軸馬力（104兆瓦）。而且堆芯壽命大大延長，航母在連續使用23年后才需要進行換料大修。

K15

法國戴高樂號航空母艦核動力航母采用與“凱旋”核潛艇共用K-15型核反應堆的技術路線，“戴高樂”號航母上安裝的2座K-15反應堆主要的區別是增加了安全防護屏。K-15型壓水堆為一體化反應堆，相比美國核動力航母的反應堆體積更加緊湊，而且自然循環能力強。但是K-15壓水堆的缺點是換料周期短和功率偏小。該型核反應堆的換料周期僅為7年，嚴重制約了“戴高樂”號航母的戰備出勤。而且K-15壓水堆單堆軸功率僅為4.15 萬馬力，和“企業”號的A1W核反應堆功率大致相當，不足以推動4萬噸級戴高樂號航空母艦高速機動，導致后者最高航速只有27節左右。

A1B

“福特”級航母安裝有2臺美國貝切特公司研制的A1B型核反應堆，B代表貝切特公司（Bechtel）。美方沒有公布A1B型核反應堆的具體功率指標，稱比原來的A4W型反應堆功率增加25%，由此可以計算單臺A1B型反應堆的功率約為130兆瓦，17萬軸馬力，總功率為260兆瓦、34萬軸馬力。

A1B型核反應堆的研發主要是為了滿足新一代“福特”級航母對更大功率和電力輸出的需求，貝切特公司旗下的貝蒂斯原子動力實驗室在A1B型核反應堆吸取了“海狼”級、“洛杉磯”級和“弗吉尼亞”級等核潛艇反應堆的設計和運行經驗，具有更好的設計性能，進一步簡化了結構，采用更先進的計算機控制技術，應用先進材料技術，使堆芯具有更高的能量密度。例如A1B型核反應堆使用了新的包封材料和制造工藝來制造反應堆的平板型燃料元件，增加了熱交換效率，提高功率輸出性能，并統一使用U-235濃縮度為93%的燃料。此外A1B型核反應堆還重新設計了蒸汽發生器，改進了反應堆控制設備和回路系統。

推進系統

核動力航母使用的是傳統蒸汽動力推進系統的一種變型，是以核反應堆和一回路設備取代了常規蒸汽動力裝置的鍋爐。但是由于核反應堆的特殊性和復雜性，給航母推進系統的軸系以及傳動裝置布置也帶來了一定的難度。例如企業號航空母艦就為8臺反應堆設計了4個反應堆艙。這4個艙室沿著艦體中軸的底層甲板布置，每個反應堆艙都搭配1個含有蒸汽渦輪與減速齒輪的主機艙，每個主機艙各自負費驅動1根推進軸。盡管“企業”號采用了核動力，節省了攜帶艦艇油料的空間，但是龐大的軸系和傳動系統仍然占據了大量的空間。因此美國軍隊在后來“尼米茲”級核動力航母的設計上，采用了雙反應堆的設計，分別使用2個主機艙推動4根推進軸，簡化了軸系的設計，進一步節省了內部的空間。但當時美軍內部認為，“尼米茲”的雙堆設計是政治性決策的結果，更優化的設計方式是采用4反應堆的雙動力艙設計，分別驅動2個主機艙推動4根推進軸。這樣在1個反應堆失效的時候能保證75%的動力輸出。

此外核動力航母作為大型主戰艦艇，需要大型高功率單軸傳動裝置將渦輪機的動力輸出到主軸和螺旋槳。例如美軍的“尼米茲”級核動力航母就使用了通用電氣研發的65000馬力的大檔功率傳動裝置，主要涉及到研制傳遞功率大、速比大、尺寸小、質量輕的高功率密度齒輪箱的研發。

電力系統

核動力航母電力系統對于維持航母艦載機作戰能力、發揮航空武器系統效能、改善適居性、保障核動力系統安全至關重要，其主要特點是供電的負載雜，電站容量大，發動原動機的類型多、數量多，電網結構復雜，控制要求高，特別是核反應堆的安全性對電力系統供電的可靠性和不間斷性要求極高。因此美國的“企業”號、“尼米茲”級核動力航母都配置了4臺應急柴油機。法國戴高樂號航空母艦核動力航母不但裝備了6臺應急柴油機，而且還設置了4臺燃氣輪機組成兩個2個安全電站保障核動力裝置安全。

美國核動力航母電力系統電壓經歷了由450V 到4.16kV, 再到13.8 kV的過程。“企業” 號核動力航母采用450V/60Hz三相交流低壓電制，發電機單機功率低，因此數量多達20個并導致電網設計復雜。而“尼米茲” 級航母采用4.16 kV/60 Hz中壓供電系統，汽輪機單機功率可達8 MW，發電機組數量維持在 8 個。“福特”級航母使用13.8 kV/60 Hz的電制, 利用碳化硅固態變電站進行電壓轉化, 提供艦上的低壓日用電。

從電網結構設計方面看，最新的“福特” 級航母采用全電輔助系統和區域配電系統。該艦的區域配電采用左舷與右舷主匯流母線方式，2 條主匯流母線在垂向距離上相隔兩層甲板，分別安裝于艦船水線的上方和下方。區域配電技術是 “福特” 級上采用的新技術，其優點是可以滿足電磁彈射以及高能武器的電力需求，另外還能夠減少電纜數量，降低建造成本并顯著改善供電連續性，提高核動力航母的安全性和生命力。

防護設計

核反應堆相關艙室和管理部門，是核動力航母的重要結構。以“尼米茲”級核動力航母為例，機庫甲板下面的第2甲板和部分第3甲板的艙室，布置核反應堆操作人員艙室和控制管理部門。而在第3甲板和內底則布置有核反應堆和渦輪機艙。反應堆設在艦體中央，配合多層防御隔壁和密封結構形成嚴密的防護。內底以下底艙主要為水艙和油艙等液艙。第3甲板、內底等重要結構使用HY- 100鋼，強度等級為 690 Mpa，和飛行甲板鋼板強度同級。

“尼米茲”級航母主要靠艙舷側防護結構來防御水下魚雷攻擊。舷側防護結構設計使得當防護結構未遭受攻擊時，液艙可以為航母提供必要的艙容，而當舷側遭受魚雷接觸爆炸時，空艙內密集的結構構件通過破損和變形吸收沖擊波能量，同時液艙內的液體阻抗特性還可以衰減沖擊波能量。同時液艙內密布的結構構件也可作為有力屏障，保證反應堆艙室的安全。另外航母艦底是雙層艦體結構，之間用 X 形構件連接，可使外部沖擊或破壞能力通過艦體外部結構和 X 形構件的變形加以吸收，阻止沖擊波破壞反應堆艙室。

甲板設計

“企業”級

“企業”級采用的是美國海軍艦船局在1955年提出的SCB160設計方案，屬于“福萊斯特”級航母甲板的改進型，即將右舷艦島后移，使右舷3部升降機沿著艦島構成2前1后的配置，而非“福萊斯特”級的1前2后，而左舷升降機則從原來的彈射器前端向后挪至彈射器的后端。這種變化主要是為了滿足新的大型噴氣式固定翼艦載機的甲板使用需要。此外相比“福萊斯特”級的3個機庫隔艙設計，“企業”級只設有2個機庫隔艙，每個隔艙有2部飛機升降機。飛機的升降機也從原來的長方形，變為了不規則的五邊形，以便飛機進入與離開升降機時，能方便進行前輪牽引與固定作業。另外由于核動力航母采用了核動力裝置，能量轉換過程無須氧氣的參與，無需額外設置龐大的進氣、排氣系統，沒有常規動力的煙道和煙囪，因此艦島結構遠小于此前的航母，其艦島基座長度僅為12.19米，為艦載機節省了更多的甲板面積。由于擔心“企業”級反應堆產生的蒸汽不適用于蒸汽彈射器使用，因此原來準備使用4部C-14內燃式彈射器。但由于C-14研制趕不上艦艇建造進度，最后仍然使用了4部與“小鷹”級相同的C-13蒸汽彈射器。

“尼米茲”級

“尼米茲”級的甲板設計是在美國海軍艦船局1964年提出的SCB 250方案的基礎上發展而來的SCB 102方案。相比“企業”級以及其他常規動力航母，“尼米茲”級甲板設計的變化主要是降低艦吹向艦尾方向的氣流對艦載機降落的不利影響，而采取的方式是縮減斜角甲板的斜角。因此“尼米茲”級的斜角甲板從原來的“企業”級、“小鷹”級的10-11度，縮減為9.05度。隨著斜角角度小，必然導致降落跑道的向右舷偏移。同時“尼米茲”級有采用了彈射行程更長的C-13-1蒸汽彈射器。因此“尼米茲”級的2號彈射器不是像“企業”級一樣大致和航母中線平行，而是改為向左方向傾斜3度，從而避免2號彈射器干擾航母的斜角降落區。為了彌補斜角減少可能導致飛行甲板可用面積縮減，斜角甲板的長度從“企業”級的230.2米增加到242.8米。

“戴高樂”級

“戴高樂”級航母甲板長261.5米，最寬處64.36米。該艦主尺度與“克萊蒙梭”號的相近，艦島位于艦艄右舷前部，飛行甲板面積約為1.2萬平方米，比“克萊蒙梭”號大50%，斜角甲板傾斜角為8.5度。在艦島后部和右舷中部各設有一部艦載機升降機。在甲板上布置了2套美國制造的C-13蒸汽彈射器，分別安裝在主甲板和斜角甲板。由于主甲板彈射器占據了斜角飛行甲板，因此艦載機的起飛和降落不能同時進行。由于在靠近艦艏處都布置有艦島，因此“戴高樂”級的主甲板彈射器無法靠近右舷布置，如果彈射器過于靠近艦島，則除了空間上的沖突之外，艦載機起飛時發動機的高溫高速尾焰及氣流會影響上層建筑的安全，甚至可能對其上的電子設備造成破壞。此外，如果主甲板彈射器靠近艦體中軸線布置，還會壓縮艦艏起飛區安全邊線之外的飛行甲板面積，導致艦艏系泊艦載機數量的減少，造成飛行甲板空間的浪費。因此“戴高樂”級這樣的中型航母，為了確保艦島和飛行甲板的正常指揮作業，只能犧牲飛行甲板起降作業同時進行的能力。此外“戴高樂”級核動力航母還發生了甲板設計重大失誤的情況。在1999年海上試航后，“戴高樂”級斜角降落甲板被迫延長4.4米，以滿足E-2C預警機的降落和甲板作業。

“烏里揚諾夫斯克”級

“烏里揚諾夫斯克”級航母甲板類似于庫茲涅佐夫號航空母艦的放大版，仍然采用了滑越式起飛設計，仍然在艦艏安裝了反艦導彈垂直發射系統，但是在斜角甲板上安裝了2臺蒸汽彈射器。斜角甲板斜角為5.5度，滑越甲板上翹13度。安裝蒸汽彈射器目的是起飛大型固定翼預警機。與“庫茲涅佐夫”號相比，“烏里揚諾夫斯克”級航母在左舷增加了一部升降機，使得使得飛行甲板的作業更方便快捷。但“烏里揚諾夫斯克”級航母加裝蒸汽彈射器的設計遭到了蘇聯航空工業部和各飛機設計局的聯合抵制，甚至包括設計雅克-44固定翼預警機的雅克設計局也反對彈射起飛。直到蘇聯解體時蒸汽彈射器的樣機也沒有通過測試。

“福特”級

“福特”級航母采用了新設計的甲板。“福特”級的艦島比“尼米茲”長度更短。但高度增加6米，位置向后移動了42米，向外弦移動了0.9米，更靠近艦艇的尾部。與美軍現役“尼米茲”級相比，“福特”級在艦體主尺度和型線基本保持不變，布置設計則大體延續了“尼米茲”級的風格，比如4部電磁彈射器的布置位置與原先的蒸汽彈射器基本重合，采用3道阻攔索，這些基本繼承自“尼米茲”級后期“里根”和“布什”號的設計。相比“尼米茲”級，“福特”級的斜角甲板為9.150度，比原來的9.05度略有增加，主要是為了進一步減少起飛區和降落區的互相干擾。“福特”級飛行甲板的改變主要集中于右舷區域，包括縮小并后移艦島，減少1部右舷飛機升降機且全部布置于艦島前方，從而在艦島前方形成了一個完整的艦載機系泊與保障區域，能夠布置全新的18個一站式保障站位。與“尼米茲”級的4個飛機升降機相比，“福特”級改為3個升降機。重新設計飛行甲板是通過減少飛機加油、檢查和武器裝載所需要的移動次數，實現出動次數增加15%。新設計的“福特”級甲板，艦載機在著陸后只需要一次“推回”機庫就能為再次起飛作戰前做好準備，而且還能減少人力需求。而更少的飛機升降機、縮減機庫數量和減少艦島體積，都可以改善艦體的重心設計。“尼米茲”級的甲板設計中，由于飛行甲板邊緣停靠艦載機的機翼遮擋，因此4號彈射器不能發射滿載的戰斗機，這個缺陷在新設計的“福特”級航母甲板被糾正了。

優點與劣勢

優勢

核動力航母無論是對空、對海、對陸和反潛方面，其綜合作戰能力都更為強大。核動力航母的優勢包括：艦艇機動能力強、功率密度高、不依賴海外能源、生存能力強以及基本不對外排放二氧化碳等。美國核動力航母在海上跨戰區機動能力是其最顯著的優勢，可以最快的速度應對危機。而高功率密度則意味著與傳統航母相比，核航母可以攜帶兩倍的飛機燃料、多30%的武器以及8500立方米的額外空間。核動力航母還更容易使用超電磁炮、激光等武器和更多的強大雷達汽車傳感器。航母使用核動力可以降低對海外石油燃料的依賴，美國海軍稱潛艇和航空母艦上使用核動力每年能節省1100 萬桶石油。核動力航母能夠攜帶更多的艦載機，能使用激光等新一代激光武器，簡化了船體結構設計，減少了高溫燃氣的紅外特征，降低被敵方探測到的概率，這就意味著更大的生存能力。相比常規動力航母，核動力航母基本不對外排放二氧化碳。

劣勢

核動力航母的劣勢包括成本高、機動作戰能力受限于其他裝備、加注燃料周期長、啟動速度慢以及公共形象不佳。核動力航母的高成本包括研發成本高、維護成本和后期退役處理成本高。美國研發了三代核動力航母，研發建造成本全部大幅超越原有指標。另外企業號航空母艦的退役拆解，至少要花費超過5億美元，最大花費超過15億美元，幾乎相當于一艘新航母。

核動力航母本身依靠核動力具有無限巡航的能力，但是航母發揮戰斗力依靠的是艦載機和整個航母戰斗群，而相關艦載機和常規動力艦艇，仍然需要定期的油料補充，航母的速度受限于整個戰斗群的速度。核動力航母反應堆壽命能達到10-20年，但在核動力航母整個接近50年的運營周期內，至少需要1-2次甚至更多的燃料加注和大修，每一次都需要耗時接近2年的時間。在航母整個的運營周期內，核動力并沒有顯示出明顯的部署時間上的優勢。出于安全原因，核動力航母在返回母港時要關閉核反應堆，而重新啟動則需要18-24小時，而燃氣動力航母僅需要幾十分鐘。最后是核動力航母的公共形象不佳，很多國家民眾談核色變，甚至不允許核動力艦艇進入其領海。

各國核動力航母性能對比

實戰運用

越南戰爭

1965年12月2日，“企業”號核動力航母進行首次實戰參加了越南戰爭并表現突出，據統計在一次支援陸軍綠色貝雷帽的行動中，“企業”號曾創造了越戰期間單日出動165架次艦載機攻擊的最高記錄，顯示了核動力航母持續作戰優勢，進一步堅定了美國軍隊高層發展核動力航母的信心。1972年5月至10月，“ 企業”號參加了越戰中美國發起的 “后衛” 作戰行動，遏制越南民主共和國向南越的戰爭運輸行動。1972年“企業”號還參加了第二階段“后衛II”作戰行動，主要對河內和海防市周邊地區的越軍地空導彈發射場、高射炮陣地、陸軍營房、儲油庫、列車編組場和停車場等目標進行不間斷的空中打擊，逼迫北越方面繼續進行談判。1975年4月中旬，南越政權已經瀕臨崩潰。4月29日，美國軍隊發起 “快風行動”，旨在緊急撤退滯留在南越首都胡志明市的美國公民。在三個小時的 “快風行動” 中， “企業” 號共出動戰機95架次，為執行撤退任務的第七艦隊直升機群提供空中保護。

錫德拉灣事件

1981年8月19日，美國海軍第六艦隊在地中海錫德拉灣北部進行演習。當天早晨7點18分，參加演習的“尼米茲”號核動力航母上的兩架 F-14“雄貓”戰機起飛，在距利比亞海岸約 60 海里的地方攔截了兩架利比亞空軍的蘇-22戰斗機。美方稱兩架F-14戰斗機警告利比亞戰機不要靠近演習區域時，其中一架利比亞飛機突然向領頭的 F-14 發射了一枚“環礁”空空導彈。F-14在機動躲避導彈后，向發動攻擊的蘇-17攻擊機發射了AIM-9響尾蛇導彈并將其擊落。幾秒鐘后，另一架F-14戰機也發射了“響尾蛇”導彈將另外一架利比亞戰斗機擊落。整個交戰持續了大約一分鐘。

螳螂行動

1988年4月18日，美國軍隊企業號航空母艦艦載機和護航艦艇發動了“螳螂行動”，對波斯灣的伊朗海軍艦艇發動攻擊，以報復伊方布設水雷導致美軍護衛艦受損。其中“企業”號起飛多架A-6E攻擊機，使用“石眼”集束炸彈、AGM-84反艦導彈和激光制導炸彈，擊沉伊朗“薩汗德”號、擊傷“薩巴蘭”號以及多艘小型快艇。

海灣戰爭

在1991年的海灣戰爭中，美軍主要參戰的除了“獨立”號、“薩拉托加”和“約翰·肯尼迪”號3艘常規動力航母，就是“西奧多·羅斯福”號核動力航母。從1991年1月19日到2月27日，“西奧多·羅斯福”號核動力航母總共起飛艦載機3897架次支援“沙漠風暴”行動作戰，任務完成成功率達到97.8%，總共向伊拉克南部和科威特的伊軍目標投下2197噸（484萬磅）彈藥，單日最大投彈量為148噸（32.7萬磅）。

對前南斯拉夫地區的軍事干涉

從1993年4月12日開始，美國軍隊的“西奧多·羅斯福”號核動力航母戰斗群就在波黑上空實施執行禁飛區任務。1995年8月30日至9月4日，“西奧多·羅斯福”號航母戰斗群領導了對波黑塞族共和國的首次北大西洋公約組織空襲。8月30日的空襲中，美軍航母就出動了4架次F-14戰斗機、31架F/A-18C和2架EA-6徘徊者式電子作戰機。在總共5天的空襲中，“西奧多·羅斯福”號航母總共出動艦載機492架次。1999年3月24日至6月10日，美國和北約對南斯拉夫聯盟共和國發起空襲行動。從4月6日到6月9日，“西奧多·羅斯福”號航母艦載機總共起飛4270架次，其中作戰起飛3055架次，對地攻擊任務1700架次，摧毀了447個戰術目標和88個固定目標，占到總擊毀目標的33%，而自身沒有一架艦載機被敵方擊中。

阿富汗戰爭

2001年9月11日，美國爆發“9·11”恐怖襲擊事件。2001年10月7日，美國向阿富汗塔利班政權發動攻擊，啟動“持久自由行動”。在行動的前6個月中，美國海軍向該地區總共派遣了6個航母戰斗群。其中10月7日就在現場發動空襲的就包括“企業”號和“卡爾·文森”號兩艘核動力航母。10月12日，小鷹號航空母艦常規動力航母抵達北阿拉伯海。隨后在10月15日，“西奧多·羅斯福”號航母抵達戰區。幾周后“約翰·C·斯坦尼斯”號核動力航母抵達戰區。2002年3月，常規動力航母“約翰·肯尼迪”號抵達戰區接替“西奧多·羅斯福”號。從10月7日到11月12日，美國軍隊總共出動1900架次飛機空襲阿富汗，其中80%的架次來自3艘核動力航母：“企業”號、“卡爾·文森”號和“西奧多·羅斯福”號。美軍一般采用兩個核動力航母戰斗群分別在日間和夜間輪換出擊的作戰方式。美軍艦載機投下的彈藥中有93%是精確制導彈藥。此外2001年12月法國也將戴高樂號航空母艦核動力航母部署在東印度洋并派遣艦載戰斗機在阿富汗上空執行任務。

伊拉克戰爭

2003年3月17日，美國總統小布什要求伊拉克總統薩達姆和他兩個兒子在48小時內離開伊拉克。此時美國海軍已經在伊拉克周圍部署了5個航母戰斗群，其中有3個是核動力航母。“西奧多·羅斯福”號和“哈里·S·杜魯門”號部署在地中海東部，而“亞伯拉罕·林肯”號部署在波斯灣，與常規動力的“小鷹”號和“星座”號共同作戰。而美國軍隊的“尼米茲”號航母正向波斯灣機動。“西奧多·羅斯福”號作戰中，出動戰斗飛行1003架次，在伊拉克投擲彈藥超過453噸。“哈里·S·杜魯門”號成功出動 1280 架次，投擲700多噸彈藥。“亞伯拉罕·林肯”號在伊拉克投擲了726噸彈藥。“尼米茲”號在伊拉克投擲了57噸彈藥。

對利比亞的軍事干涉

2011年3月至10月，西方發動了對利比亞的軍事干涉。其中法國出動了戴高樂號航空母艦核動力航母，這也是這次行動中唯一一艘使用彈射器的平通甲板航母。“戴高樂”號航母固定翼艦載機包括10 架陣風、6架超級軍旗和2架E-2空中預警機，總共執行了138天任務，共主動1350架次，其中840架次為攻擊任務，此次軍事干涉北大西洋公約組織各國總共進行了6700多架次的空襲，其中法國進行了2200多架次，而將近一半是來自“戴高樂”號航母。

堅定決心行動

2014年10月美國軍隊發動“堅定決心”行動來打擊伊拉克以及敘利亞的“伊斯蘭國”（ISIS）恐怖組織，至今行動仍未結束。美軍有多艘核動力航母在不同階段參加了這一軍事行動，包括“喬治·H·W·布什”號、“約翰·C·斯坦尼斯”號、“哈里·S·杜魯門”號、“尼米茲”號、“德懷特·艾森豪威爾”號和“西奧多·羅斯福”號。但是相比從前的美軍軍事干涉，美軍核動力航母在這次行動中的打擊頻率有了大幅度降低，出動艦載機主要是執行情報、監視和偵察（ISR）飛行，而不是投放武器空襲。而2016年美國軍隊“哈里·S·杜魯門”號在打擊ISIS作戰中，8個月共飛行了 2,054 架次，消耗了1,598 枚精確彈藥，平均每天出動10 架次，沒架次平均投擲約 0.78 枚彈藥。

事故和問題

“企業”號火災

1969年1月14日早上6點30分，夏威夷珍珠港西南約70海里的海域美軍的“企業”號核動力航母艦載機就開始了飛行作業。8點18分，當“企業”號向左轉進入逆風時，飛行甲板左后部的降落區外突然發生了爆炸事故。1架F-4J艦載機右側機翼攜帶的1枚127毫米火箭彈突然爆炸，彈片擊穿了飛機的外部燃油箱并引發了JP-5燃油火災。大約一分鐘后，F-4J上的其他3枚火箭彈爆炸，炸穿了飛行甲板，導致燃燒的JP-5燃油流入O-3層甲板。企業號航空母艦的艦長肯特·李上校迅速轉向，試圖讓逆風吹走飛行甲板上的煙霧和火焰。然而3分鐘后，又一架F-4艦載機上的一枚炸彈爆炸，炸出一個更大的洞口（約5.2平方米），并將更多燃燒的燃料滲入下層甲板。這次爆炸切斷了消防水管，并使最近的消防泡沫裝置無法正常工作。接著又發生了兩次227公斤炸彈爆炸，然后是一架飛機上的三次爆炸，炸出一個37平方米的大洞，破壞了一個6000加侖的燃油罐，外界能看到一個巨大的火球升起。事后統計總共發生了18次爆炸，炸出了飛行甲板上的五個大洞（但沒有位于著陸區域），摧毀了八架F-4幽靈II戰斗機、六架A-7海盜機和一架EKA-3B加油機，造成28人死亡，314人受傷。事故原因是一臺MD-3A飛機啟動裝置排出的310攝氏度的高溫熱氣，引爆了火箭彈。但是“企業”號的巨大事故，并沒有對核反應堆造成影響，而且艦體大火被撲滅，這是因為“企業”號96%的船員和86%的空中聯隊人員接受了正式的消防培訓。

“戴高樂”號反應堆問題

1999年1月至2000年5月，“戴高樂”號核動力航母進行了一系列試航測試活動。1999年1月的首次試航中，“戴高樂”號僅航行了48小時就必須返回母港，原因是發現核反應堆二回路的一臺電動泵故障，導致核反應堆無法在50%以上的最大功率下運行。電動泵的故障原因是特殊滾珠軸承出現了過熱問題。在2000年2月的一次試航中，“戴高樂”號還發現了反應堆輻射防護層燃燒的問題。這是因為國際防輻射委員會（CIPRI）在1998年頒布新的核設施暴露人員輻射標準，新標準更為嚴格，在某些情況下甚至需要低于自然輻射。為此戴高樂號航空母艦在反應堆外部安裝了新的中子吸收層，但是安裝的位置有誤，太靠近反應堆的絕熱層，其結果就是反應堆運轉后會引發吸收層的燃燒。最終大致“戴高樂”號進行6個星期的改裝，重新設計安裝輻射吸收層。

退役處理

“企業”號是美國和世界上第一艘核動力航空母艦，在2012年退役，但是直到2025年后航母的拆解工作才會開始，這是因為核動力航母拆解的復雜性遠遠超過常規動力航母。相比之下，美國軍隊的“小鷹”號常規動力航母在2009年退役，2017年宣布正式拆解，2022年就開始了解體拆除的過程。

在“企業”號退役僅僅一年后的2013年，美國海軍就立刻回收了這艘航母最重要的部件——8個核反應堆內的武器級高濃縮鈾燃料棒。這些燃料棒上的鈾235濃度高達97%，完全可以制作核武器，因此美軍為了核安全和后續核動力航母的核燃料使用，必須進行回收。

美軍回收核動力航母反應堆燃料棒的過程，可參照英國回收蘇格蘭大學UTR-300反應堆燃料棒的工作。UTR-300反應堆使用鈾235濃度達到90%的燃料棒，和美國軍用燃料棒規格很相近。提取燃料棒實際就是將高度放射性的燃料棒從反應堆中取出并放進另一個屏蔽裝置中，而且全程需要輻射屏蔽。但由于屏蔽裝置體積巨大，無法放置在小型反應堆水池中進行直接水下轉移，因此需要專門的燃料棒小型水下二次轉移屏蔽裝置。卸載燃料棒的工人，通過這種小型二次轉移屏蔽裝置將燃料棒從反應堆中吊裝取出，然后通過專用的對接口插入到大型屏蔽裝置中，整個過程保持屏蔽狀態。大型屏蔽裝置內部還有旋轉裝置，可以插入多個燃料棒然后進行轉運。在整個回收過程中，反應堆艙必須安裝背景監測設備、中子劑量率監測儀、手持伽瑪監測儀和空氣采樣器進行區域輻射劑量監測。所有操作人員都必須佩戴了全身熱釋光（TLD）數字劑量計（包括手指和頭部），隨時檢測輻射劑量。負責吊運燃料棒的操作員還必須在腳等部位佩戴了熱釋光劑量計，以記錄核燃料棒在可能的接口間隙產生的輻射劑量。

在取出核燃料棒后，按照美國軍隊核潛艇的退役處理規律，“企業”號的核動力反應堆應該被拆除，然后用駁船將它們從普吉特海灣海軍基地沿哥倫比亞河運輸到陸上，最后用卡車運到能源部漢福德基地永久儲存。最后剩下的艦體進行拆解。但是這項過程耗資將達到10.5-15.5億美元，從2034年才能開始，2044年才能完成全部拆解工作。因此美國海軍還準備采取更省錢的方式，即讓商業造船廠完成拆解，反應堆儲存地點待定，耗資為7.5-14億美元。2024年開始2029年結束。此外美國軍隊還保留了一個無行動備選方案，也就是將“企業”號無限期停泊在紐波特紐斯造船及船塢公司的水上存儲地點。這種處理每年耗資1000萬美元。

未來發展

全電推進

航母使用電力推進在20世紀早期就有了，1925年美國建造的“列克星敦”號航母就使用了18000軸馬力的蒸汽輪機電力推進系統。但由于當時電力推進裝置存在費用高、效率低、海上維護保養工作量大的缺點，被齒輪傳動推動方式代替。而隨著功率電力技術的發展，航母使用電力推進又成為可能。1994年美國工程師學會會議上提出了綜合電力系統的概念，構成了綜合全電力推進系統，從全艦船的能源高度統盤考慮電力和動力系統的全面融合，可應用于各種水下、水面艦船，也包括航空母艦。

盡管“福特”級航母的發電功率超過“尼米茲”級，但是并未采用類似“伊麗莎白”級這種常規動力航母的綜合電力推進系統，而仍然使用傳統的齒輪傳動方式，這是因為按照 “福特”級的推進需求，單軸推進功率將超過 52MW，目前單機功率最大的推進電機也不能滿足需要。 “福特”級上除推進以外的所有輔助系統均使用電力。

能量武器

2015年美國軍隊福特級航母項目執行官托馬斯·摩爾少將表示，福特號航空母艦能夠產生的電力，是尼米茲級航母的三倍多，因此未來可以裝備激光等激光武器來取代現有的航母近程導彈防御系統。2021年美國海軍作戰部長邁克爾·吉爾戴上將表示，正在考慮在福特級核動力航母上部署激光武器，以防御未來高技術反艦導彈的攻擊。

聚變反應堆

美國最大的軍工企業洛克希德·馬丁公司在2014年提交了一種被稱為“緊湊型聚變反應堆”（CFR）的設計專利。這種聚變反應堆不是巨大的托卡馬克核聚變裝置，而是以一種不同的方式來保持等離子體的壓力，效率比托卡馬克核聚變裝置更高，因此能通過較小的體積實現更大的聚變能量輸出。洛馬公司稱這種聚變反應堆的功率足以為一艘航空母艦提供動力，而且比傳統的裂變壓水堆體積更小，更節省空間，產生的核廢料更少，壽命更長。

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研發背景

發展歷史

“企業”級

“尼米茲”級

“戴高樂”級

“烏里揚諾夫斯克”級

“福特”級

設計特點

核動力系統

核反應堆

A2W

A4W

K15

A1B

推進系統

電力系統

防護設計

甲板設計

“企業”級

“尼米茲”級

“戴高樂”級

“烏里揚諾夫斯克”級

“福特”級

優點與劣勢

優勢

劣勢

各國核動力航母性能對比

實戰運用

越南戰爭

錫德拉灣事件

螳螂行動

海灣戰爭

對前南斯拉夫地區的軍事干涉

阿富汗戰爭

伊拉克戰爭

對利比亞的軍事干涉

堅定決心行動

事故和問題

“企業”號火災

“戴高樂”號反應堆問題

退役處理

未來發展

全電推進

能量武器

聚變反應堆

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