以美国尼米兹级、福特级为代表的10万吨级核动力航母，已经成为航母设计的标杆。中国的航母，显然也是在走美国的路。
不过，大型航母不是一开始就是现在这样的，这期间也是经历过了半个多世纪的演化。本文就从设计、动力、吨位这3个维度，来回顾大型航母自二战之后的进化史。
1.设计
当前的航母甲板，大致可以分为三个大区域：斜角甲板降落区、舰艏起飞区、右舷三角整备区。这三个区域互不干扰，独立运作，确保了甲板的使用效率。
航母甲板，主要分为这三大区域
不过，早前的情况不是这样的。
一直到二战结束，航母的甲板都还是一块长长的矩形。前半部分用来停机，整备（加油、挂弹），后半部分用来降落。
战机降落的时候，一旦没有挂住阻拦索，就会直接冲到前甲板的机群里，造成严重的事故。
为了解决这个问题，当时的办法是在甲板的中间放一道阻拦网。一旦飞机没有挂住阻拦索，那也能被这道网拦下。虽然这会对飞机造成一定的机械损伤，但比冲进机群好。
早前的航母是直通式甲板，降落和起飞都是一个方向
不过，到了喷气机时代，阻拦网的办法不好用了。因为喷气机普遍更重，着舰速度更快，阻拦网根本拉不住。
英国人首先想到一个解决思路，既然拉不住飞机，那就让飞机降落的方向不要对着甲板正前方不就行了？
1952年，英国在一艘旧航母凯旋号上，改装了一个斜角甲板，用于测试飞机降落。经过大量的试验，证明斜角甲板确实极大的改善了降落的安全性。因为斜角甲板避开了前方的停机区，着舰失败的话，飞行员一推油门复飞就行了。
英国的方案示意图
英国的这个改装，是在原来的矩形甲板上画出一条斜角降落区。美国则在这个基础上做了改进，专门设计了一条伸出左舷外的斜角甲板。
1952年12月，第一艘完成了斜角甲板改装的埃塞克斯级航母「安提坦」号（CV-36）出海。在之后的的连续500次的试验中，「安提坦」号从未发生降落事故。
至此，斜角甲板作为现代大型航母的标志之一，被确定了下来。
改后的「安提坦」号
在随后对二战时期的航母（比如埃塞克斯级中途岛级）改装工作中，除了加装斜角甲板，美国还试验了这个斜角到底多少度合适。
如果角度小了，无法完全避开前方停机区；如果太大，降落航线过于偏离航母的航向，降落难度提高。其中改装的中途岛号斜角达到13.5°，是迄今为止最大的角度。
经过多艘航母的验证，美国海军认为，10°左右的斜角，是最合适的。后来新建的福莱斯特级、小鹰级、企业级，斜角甲板都是10.5°，尼米兹级和福特级则是9.5°。
被改的奇形怪状的中途岛号，斜角甲板的角度确实很大
斜角甲板解决了降落和起飞的冲突问题，接下来就是 安全降落 的问题。
飞机在降落的时候，是带一点迎角的。此时飞行员的视线并不好，很难看清并瞄准甲板。所以，需要在甲板上有工作人员，专门引导飞机着舰。
这个岗位，被称为着舰指挥官，英文缩写LSO。
早期的LSO，通过手势来指挥，后来换成了信号旗。因为旗帜会被风吹动，影响观测，后来又被换成了信号板。
这种信号板上贴有不同颜色组合的布条，用于代表同的指示，以引导飞行员进场时的飞行速度、高度、角度，直至最终着舰。
如果是晚上的话，则用霓虹灯代替。不过，以前的飞机电子设备都不好，仅靠目视引导的话，着舰风险太高。所以，哪怕到了二战时期，航母都尽量避免夜间着舰。
早期的人工引导着舰
二战之后，舰载机进入喷气时代。由于飞行速度快了很多，过往的人工引导模式效率太低了。LSO稍微慢一点，再等飞行员响应，飞机可能已经飞行一两百米了。
提高着舰引导的效率成了关键。
1951年，英国皇家海军军训部的古德哈特，受办公室女秘书使用口红的启发，发明了第一代镜式着舰辅助系统（英国堪称现代航母的技术源泉）。
这个系统的引导原理很简单，这里就用镜子和口红解释一下。在一面镜子中央画一道口红线，然后在镜子前放置一个手电筒。手电筒照向镜子，然后形成反光。然后观察者（模拟飞行员）看向镜子，如果看到手电筒的光正好在红线上，此时就是合适的角度。如果光线在红线上，则说明进场角度太大；管线在红线下，说明角度太小。
镜式着舰辅助系统简单示意图
第一代的镜式助降系统还比较简单，经过后续的不断迭代，逐渐解决了强光干扰、太阳光干扰、镜面起雾等问题，发展出现在的菲涅尔透镜光学助降系统（以下简称菲涅尔助降系统）。
菲涅尔助降系统由5个竖状排列的灯箱、横向基准灯、警示灯等几个模块组成。
舰载机进场时，观察5个灯箱发出的光跟基准灯的高度关系：如果在基准灯上面，则说明飞机太高了；如果在基准灯下面，则说明飞机太低了；如果看到红色警示灯亮起，则说明不允许着舰，需要飞行员复飞，重新进场。
辽宁舰上的着舰辅助系统
这些灯光都由LSO控制。在飞机近场时，这些LSO会观察飞机的飞行姿态，并根据航母当前的情况，控制灯光。
比如，哪怕此时飞机姿态没问题，进场角度合适。要是突然出现甲板入侵的情况（别的设备进入了降落跑道），那LSO会立马控制红色警示灯亮起，示意飞行员终止着舰。
而且，菲涅尔助降系统是有自稳装置的。无论航母如何横向或者纵向摇摆，灯光指向都不会有影响。
可以说，航母发展的现在，这类光学助降系统已经是其中必不可少的一个子系统了。航母可以没有弹射器、没有相控阵雷达，但是没有这个助降系统。
中国海军陆基模拟着舰训练，左边就是助降系统
解决了降落问题后，接下来是 起飞的问题 。
其实早前的航母也有弹射器，不过是液压弹射器。这种弹射器的原理是利用压缩空气去驱动液压油，进而推动活塞，最终带动飞机。
这种弹射装置，设备笨重，驱动力有限，推动活塞式飞机勉强很快，到了喷气机时代就不够用了。
后来美国人还想过用火药爆炸，产生的冲击波来推动活塞，从而弹射飞机。但是在航母上储存一堆炸药，这不是作死么？
又是英国人，在1950年发明了蒸汽弹射器 。这种弹射器，是从航母的锅炉里导出一部分蒸汽，用来驱动活塞。优点是设计简单、安全、驱动力足；缺点是需要分走锅炉的蒸汽，降低航母发动机的功率。当然，如果锅炉功率足够，这样不是什么大问题。
1951年，英国的英仙座号航母，进行了 890 次弹射实验，证明了蒸汽弹射器的可靠性。
于是，美国人立马放弃了自己的火药弹射器，选择从英国引进蒸汽弹射器的技术。经过多次迭代，C13弹射器是美国海军后续大型航母的的标准配置，一直到电磁弹射器出来。
除了美国，法国戴高乐航母用的弹射器也是C13。倒是发明蒸汽弹射器的英国，其2艘伊丽莎白级航母，都没有弹射器，而是滑跃起飞。
C13弹射器
尼米兹级之后的福特级，用的则是电磁弹射器。这种使用电磁力的新型弹射器，比蒸汽弹射的优点是弹射功率均匀分布（蒸汽弹射是一开始的力道大，后面随着蒸汽压力的降低，驱动力也会降低），对飞行员的抗荷要求低；系统更轻便、结构简单等。
不过，福特级的电磁弹射器上舰后故障频出，发展很不顺。用了好几年的时间，才算达到堪用状态。
而中国这边，则跳过的蒸汽弹射，直接使用电磁弹射器。具体性能如何，得033福建舰之后才见分晓。
关于弹射器的数量，美国二战后的大型航母，从福莱斯特级开始，就是4条配置。这些年也一直有说4条弹射器和3条弹射器没有区别，理由是只有舰艏的1号和2号弹射器可以并排摆放2架飞机，在短时间内一次升空。斜角甲板区的3号和4号弹射器是不能一起用的，那个位置一次只能摆放一架待出击的飞机。
其实，弹射器的数量是由多个因素决定的，包括弹射器的故障率、对舰载机出动率的要求。
之前中船701所有一篇论文，是关于弹射器数量和对出动架次影响的。
航母的舰载机出动是波次的，比如第一波放飞10架飞机，然后间隔一段时间后（几分钟到几十分钟不等），再放飞下一波。
论文中提到， 如果波次间隔时间大于6分钟，那么3台弹射器和4台弹射器的出动能力是一样的。如果波次间隔时间大于8分钟以上，那么2条弹射器和4台弹射器的效能是相同的。
这个好理解。如果每个波次间隔时间太短，对弹射器的消耗就大，那么久需要更多的弹射器来轮流弹射。如果间隔时间长，弹完一波后，可以休整更长的时间，那么就不需那么多弹射器了。
2017年，美国海军有过一个内部论证，福特级当前的4弹射器版本，可以做到日均160架次的出动能力，而3弹射器版则是140-160架次去，其实相差无几。但是多一条弹射器也只是多了1.6亿美元。多一点点钱，就可以让航母多一条备份，是划得来的。
所以，当下003福建舰3弹射器的设计，并不会影响其出动能力。倒是甲板其他的设计问题，比如1号弹射器和1号升降机互相干扰、2号弹射器距离降落区太近，影响着舰后的飞机滑回停机区，更有可能影响甲板调度效率。
接下来看航母的 三角整备区 。
所谓三角整备区，是指斜角跑道右侧、舰艏弹射器后方和航母右舷组成的一个三角区域。这个地方既不影响起飞，也不影响降落，所以用来停放飞机，并做起飞前的整备（加油、加弹、加气等）。因为呈三角状，所以叫做三角整备区。
在整备区，包含的设施有舰岛、弹药升降机和飞机升降机。
从上到下，依次是福莱斯特级、小鹰级、福特级和尼米兹级
上图是美国航母从福莱斯特级开始，一路到福特级，三角整备区的演化，主要有两点变化：
1. 舰岛的位置越来越靠后
2. 右舷的升降机从3座变为2座
从战后第一代大型航母福莱斯特级开始，甲板整体布局就已经确定下来了——4条弹射器（舰艏2条、左舷2条）、4部升降机（右舷3左、左舷1座）、斜角甲板。后续的型号，改动最多的就是舰岛和升降机。
福莱斯特级的右舷3部升降机，舰岛前面1部，后面2部。这样一来，离舰艏2条弹射器最近的距离，就只有1部升降机伺候。
所以，后来小鹰级开始，就把舰岛往后移了一段距离，右舷升降机变为前2后1。这个布局一直延续到企业级和尼米级这两型核动力航母上。
不过美国经过多年的航母的使用经验，发现右舷最后方的升降机使用频率太低，大部分时候舰岛前的2部+左舷1部已经足够用了。于是到了福特级，把右舷的升降机砍掉了一座，舰岛进一步后移。
这样一来，整个三角整备区就连成了一片（以前中间还隔着舰岛），甲板调度效率更高。
福特级的舰岛、三角整备区的设计，应该就是最优解了
左舷那部升降机，福莱斯特级是设计在斜角甲板的尽头。后来发现这会与降落中途，于是就移到了左舷的后部。不光是避开了降落区，在航母左后方还能形成一个小的三角整备区。这个设计，一直保持到福特级都没有变。
福莱斯特级的左舷升降机在降落跑道的前端
这里就得说一下003福建舰的升降机设计。
受制于动力系统的限制（这个下文再解释），003的舰岛没办法进一步后移，2部升降机一前一后布局，倒也无可非议。但是，左舷没有升降机，不得不说是个缺陷。
一来，003使用3号弹射器的时候，飞机必须从右侧升降机从右舷提上来，然后穿越整个甲板。这是影响甲板调度效率的，如果左舷有升降机，那走这里出来就行了。
二来，左右都有升降机的话，就等于多一层保障。如果出现意外情况（比如中弹进水，导致艇身倾斜），可以保证至少有一边可以用升降机。但是003只在右舷有升降机，如果船身倾斜导致右边没法升降飞机，而左边又没有升降机可用，那其只能干瞪眼了。
三来，003在接受补给的时候，物资也是从右舷传输过来的。此时右舷的升降机没法使用，左舷右没有升降机，整艘航母都没法在机库和甲板间作调度。
所以，下一艘004航母，不管弹射器是3条还是4条，左舷的升降机一定得安排上。
可以通过这张图，仔细看一下003甲板设计的不足
2.动力
航母的动力衍化相对没那么复杂。
第一代福莱斯特级，第二代小鹰级，都是常规动力。以小鹰级为例，其动力系统为4台蒸汽轮机，由8台锅炉驱动，总功率达到28万马力。
第一型核动力航母企业号（CVN-65），主动力还是4台蒸汽轮机，不过换成了核反应堆来驱动。
企业号用的是西屋公司的A2W核反应堆，单台功率只有3.5万马力。为了保证航速，企业号不得不装了8台A2W。每两台并联在一起，驱动1台蒸汽轮机。
这样的设计使得企业号的舰体中断被轮机设备占满，十分臃肿。为了给其他设备和物资（比如弹药、航空燃油等）留够空间，企业号航母被放大到了342.3米，比小鹰级（323.6米）长了近20米，比后来的尼米兹级（332.8米）也长了10米，是迄今为止最大的航母。
企业号
但是，核动力带来的优势是显而易见的。近乎无限的燃料，让舰长在航行时不用考虑消耗，只要有需要，随时可以全速狂奔。
尝到核动力航母的甜头后，美国再也不想建造常规动力的航母了。
后一型航母就是尼米级。此时西屋公司有7万马力的A3W和反应堆和13万马力的A4W核反应堆，可以选择。从技术角度考虑，使用4台A3W可以保证尼米兹级跟前面几个型号一样有28万的马力。
但是当时的时任美国国防部长麦克拉马拉的坚持下，处于成本考虑，尼米兹级选择了2座A4W，总功率26万马力。
这也导致尼米兹级的最大航速降到了30节，不及企业号的35节。
最新的福特级，适用的是贝蒂斯核子动力实验室的A1B反应堆，单台功率达到了16万马力。福特级使用2台A1W，总功率达到了32万马力，所以最高航速可达32节。
核动力的的优势，除了可以提供澎湃的动力，还有个好处就是让舰岛摆脱讨厌的烟囱。
常规动力航母烧油，需要长长的烟道把油烟排出去，排出口就是舰岛上的烟囱。有眼囱的存在，常规动力航母的舰岛就不能大幅度移动位置。因为发动机的位置在航母中部，烟道也差不多从中间伸出来，那烟囱也得在附近。
这就是我们前面说的，为什么003航母的舰岛不能像福特级那样放在很后面，让右舷的2部弹射器都处于舰岛前方，以提高三角整备区的调度效率，就是因为被烟囱限制了。
而且，有烟囱在，舰岛就要做的更大，占据更多的甲板面积。所以我们看核动力航母，舰岛都小的多。
注意，无论是常规动力还是核动力，本质都是烧开水，区别就是烧油还是烧核原料。常规动力航母是通过烧重油加热锅炉，产生蒸汽来推动轮机。而核动力则是通过可控核裂变产生热量来加热锅炉，从而产生蒸汽来推动轮机。
福特级和戴高乐级，舰岛位置的两个极端，都是为了增加三角整备区的面积
3.吨位
美国在二战之后发展的两代常规动力航母（福莱斯特级、小鹰级），满载排水量都在8万吨左右。中国海军003福建舰，也是8万吨多一点。
那么，这是个巧合吗？
美国海军在50年代对二战期间建造的埃塞克斯级航母和中途岛级航母按照现代航母的标准进行了改造，主要包括装上蒸汽弹射器（舰艏2条）、设计斜角甲板、扩大机库和甲板面积。
通过与福莱斯特级、小鹰级的对比，美国海军发现，常规动力航母的最佳吨位就是8万吨。
如果吨位太小，比如只有6万吨（中途岛级），那么航母的关键性能就会不足。尤其是航母最核心的指标——出动能力。
中途岛级改造完成后，每日平均出动能力是55架次。而福莱斯特级和小鹰级，每日出动可到80~100架次。
如果吨位太大，比如放大到9万吨以上，那么就需要更强劲的动力，导致成本上升。但是更大舰体增加的航空弹药和携带燃油量又有限（大部分被动力系统占据了），得不偿失。
所以，8万吨是常规动力的最佳答案。
如果吨位降到7万吨以下，那出动数据就会大大降低
待到后面发展的三代核动力航母（企业号、尼米兹级、福特级），得益于核动力的提供的澎湃动力，航母吨位被放大到10万吨。
加上进一步优化的甲板设计，让尼米兹级的每日出动能力达到了120架次，福特级更是达到了140架次。
不过，美国内部有声音认为，福特级的指标有点浪费。
2017年美国兰德对福特级的评估报告里提到，现代航母作战，30天日均80架次已经能满足要求。毕竟海湾战争时罗斯福号（CVN-71）在39天的时间里，在这种强度下，也就每天出击96架次，而尼米兹级的设计指标是120架次。
所以，福特级的140架次这个指标完全没有意义，徒增成本。
如果美国这份报告没有忽悠嫌疑的话，那就意味着在美国海军眼里， 10万吨级就是核动力航母的最佳答案。
4.总结
以上基本都是以美国航母的发展为脉络梳理的，毕竟美国是二战后使用大型航母经验最丰富的国家。对于中国来说，当下发展航母也是摸着美帝过河。
后续有时间，再梳理一下法国、苏联和英国的航母发展。尤其是苏联的航母发展，毕竟是中国航母事业的源头，确实值得研究一下。
