背景

早在1975年、尼米茲級（CVN-68~70）只訂購首批三艘時，美國海軍展開一系列關於尼米茲級之後未來航空母艦的概念方案，涵蓋輕型、中型到重型航空母艦，總共研究15個艦體大小不同的方案的船模水線性能，而起降方式則涵蓋傳統使用彈射器/攔阻索、使用滑跳短場起飛/攔阻索降落、使用滑跳起飛/垂直降落等 三種，每一種方向又包含傳統甲板佈局與新設計之分，當時總共有探討過約50種設計方案。

而從1980到1984年間，美國海軍還針對新一代航空母艦採用STOL操作的可能性進行研究，期間參與實際滑跳起飛測試的軍機包含當時美國海軍主力的F-14A與F/A-18A、上一代的F-4B、T-2C教練機甚至E-2C空中預警機等，共飛行231架次；而A-6E攻擊機與S-3反潛機則只在美國國家航空太空總署（NASA）進行模擬。美國這一系列滑跳起飛的研究是基於英國1970年代初期以獵鷹系列STOVL戰機的原型機P.1127測試的早期滑跳起飛研究為基礎，並將測試機種擴展到傳統起降噴射飛機如F-4K戰機、美洲虎攻擊機、加勒比海盜式以及龍捲風ADV等；而美國進行實驗時，英國同時間也進行滑跳起飛的擴大應用，包括將滑跳起飛的角度增為最大15度，而英美雙方在同時間的測試作業中也彼此分享獲得的資料。美國海軍針對滑跳起飛的研究結果在1985年美國海軍工程學會關於新一代航空母艦的年會中首度披露；在該論文中指出，美國海軍充分參考英國相關測試的數據，並驗證不同傳統起降固定翼機在滑跳起飛時的性能，證實傳統起降飛機的確可以利用滑跳起飛來升空；而該報告指出，考慮到滑跳起飛會給前起落架造成額外的重力負擔，因此實驗中使用的滑跳台仰角在6到9度，沒有使用角度較大的12至15度，而美國海軍驗證的新一代航空母艦計畫中所有採用滑跳起飛的方案都使用較保守的9度仰角，但NASA的計算模擬則表示傳統起降飛機以滑跳起飛能產生最佳效率的滑跳台角度應在12到15度之間。在美國的測試中，F/A-18A以0.76的推重比從9度的滑跳甲板起飛，滑行距離約117m，而推重比只有0.42的T-2C以9度滑跳甲板升空時，滑行距離為190m。

計畫起源

1990年代初期美蘇冷戰結束，美國海軍接下來的預算以及可維持的航空母艦規模都大幅減少；在1986年美國海軍達到了擁有15艘現役超級航母的規模，但到1993年的9月美國國防部發表的「由下而上」檢討報告（Button up Review，BUR）政策就把美國海軍航母部隊縮減為11艘現役航母加上一艘訓練用預備役航母。因此，接下來美國海軍發展航空母艦時，除了作戰任務的考量之外，降低全壽期購置/運作成本以及提高單艦任務效能就成為非常重要的考量，在經費與艦隊規模縮減的未來仍能維持較好的作戰能力。例如，當時美國海軍希望接續尼米茲級的新航母，全壽期成本（含採購、運作維持、壽期翻修升級等）能比尼米茲級降低至少10~20%，並提高航空母艦的單位出勤效率與持續作戰能力等。

在1993年，美國海軍委託未來海基航空平台工作團隊（Future Sea-based Air Platforms Working Group），研究未來的海軍航空作戰需求、可能的新技術以及研發策略，確保接替尼米茲級的新一代航母能適應將來漫長服役生涯中，持續變化的全球政治與軍事戰略環境。經過初期的研究，美國海軍在1996年初發佈第一份關於接續於尼米茲級的新航空母艦任務需求說明書（Mission-Needs Statement，MNS），當時暫時稱為「21世紀海基打擊平台（21st Century Sea-based Strike Aircraft Platform）」，打算從2013年起服役；而美國國防部採購委員會（Defense Acquisition Board，DAB）則在1996年3月授權美國海軍展開一項稱為CVX的未來航空母艦計畫。這項計畫定義美國海軍對航空母艦的需求，從作戰能力、生存性、適應性、成長餘裕、經濟可承受性等方向進行廣泛評估，並評估各項可能的技術變革。

美國海軍PMS 387辦公室負責進行CVX計畫的選擇分析（Analysis of Alternatives，AOA）研究，要求跳脫過去幾十年來美國海軍設計、運用航母的經驗，回歸原點從最基礎的需求設定開始（包含核心的作戰能力、生存性、任務適應性、未來成長潛力、經濟可承受性等），重新檢視航空母艦的基本設計，擬定未來美國航母的最佳構型。

CVX 選擇分析（AOA）研究

CVX 選擇分析（AOA）前後總共有三個階段，從1996財年執行到1999年。此外，美國海軍負責研究開發裝備的部助理部長約翰.道格拉斯（John Douglass）、海上系統司令部負責工程的副司令科伊少將（Michael T. Coyle）以及海軍作戰部長辦公室的空中作戰總監在1997年1月組成海軍研究諮詢委員會（Naval Research Advisory Committe，NRAC），由15名來自政府、業界以及前海軍軍官等相關專家組成，針對CVX的工程與作戰彈性進行技術方面的可行性研究，以協助CVX AOA來評估、判斷不同CVX設計構想的優劣與效益。

AOA第一階段：

CVX AOA第一階段（Phase 1）是新航空母艦的整體概念，主要是飛機起降型式、飛行甲板構型以及艦載機隊規模，在1996財年執行，1997年10月完成。

依照艦載機隊規模，CVX AOA第一階段研究大致把航母概念分成三個等級，共22種設計：其中，小型艦載機聯隊（40~55架）共有10種，中型艦載機聯隊（60~65架）有6種，大型艦載機聯隊（75~80架）有6種。起降方式則包括傳統起降（Conventional Take off & Landing，CTOL）與短場起飛/垂直降落（Short Take-Off and Vertical Landing，STOVL）兩大類，其中CTOL又分成美國海軍慣用的彈射起飛與攔阻索降落（Ctapult Assisted Take off But Arrested Recovery，CATOBAR）以及短場起飛攔阻索降落（Short Take-Off  But Arrested Recovery，STOBAR）兩種，而CVX AOA集中討論美國海軍航母慣用的CATBAR以及兩棲攻擊艦使用的STOVL起降。推進系統則包含傳統動力與核子動力。各種設計都希望能把盡量降低壽命週期成本（目標是降低20~25%）。

CVX AOA作業中的一種STOVL航空母艦的方案，排水量較小，配備滑躍

起飛甲板與長方形降落甲板，只有兩部升降機。

CVX AOA的幾種設計；中間是一種型航母設計，左右兩舷各有一個斜角

降落區，艦首另有兩個彈射器；而艦島設置在艦體中央、兩個斜角甲板之間

。此種設計會導致船體規模過於龐大，不僅成本高昂，且超出美國境內船塢

尺寸，所以遭到排除。

CVX AOA第一階段研究顯示，搭載40架飛機的小型航母（飛行甲板只能實際操作25架），根本無法同時承擔美國海軍所需的自衛警戒、作戰空間控制以及高強度打擊任務，而如果用兩艘小型航母來取代過去一艘超級航母，則總成本比一艘超級航母提高50%，而且小型航母先天上就無法滿足高強度關鍵戰役的需求。

起降方式方面，STOVL機種甲板作業需求較低，不需要彈射器與攔阻索，能使航母壽命週期成本減少6%。此外，傳統攔阻降落需要整條斜角甲板淨空（長778英尺、寬127英尺），讓飛機萬一降落捕捉失敗時能立刻拉起重飛；而垂直降落只需要一個長80英尺、寬115英尺的降落區，即便在左舷設置四個降落區，佔用的長度也不到斜角甲板的一半，而且四個降落區可以同時作業而不會相互干擾。因此在降落時，理論上STOVL航母的可用飛行甲板面積比傳統起降航母增加35%。以美國航母的尺寸為準，傳統起降航母降落時由於要清出整條斜角甲板，其他剩餘甲板空間只能停放35至40架飛機；而換成STOVL起降的話，飛行甲板空間足夠可停放48架，運用效率比傳統起降模式提高不少。但STOVL模式會失去操作多數現役艦載固定翼機的能力，只能讓高推重比的戰鬥機以滑躍甲板升空；即便能滑躍起飛，其升空籌載（能攜帶的油料與彈藥）也遠低於彈射起飛。因此CVX AOA作業的總體整合產品小組（Overaching Integrated Product Team，OIPT）在1997年10月公布的第一階段的結論中，建議CVX採用傳統起降構型，艦載機隊規模50至75架。

第二階段：

CVX AOA第二階段研究主要是針對艦體規模、推進系統（核子動力或傳統石化燃料推進，又分成蒸氣渦輪以及燃氣渦輪等）、航速、續航力、聲噪、裝甲保護、船型等進行研究，1997財年開始進行，1998年9月完成。

在CVX AOA第二階段中，總共評估了39種不同的航母設計草案（其中37種是全新設計）。研究結果顯示，搭載55至60架傳統起降飛機的中型航母，相較於搭載75~80架飛機的大型航母，只能節省14%的排水量、8%的壽期成本，但是提供的打擊任務架次卻減少一半。

AOA第二階段的39種方案中，傳統動力型（包括蒸氣渦輪與燃氣渦輪）共有18種設計，核子動力型有14種設計；此外，還有五種匿蹤船型（Stealth Hull Form），其中有3種核子動力與核子動力與2種傳統動力方案（都是傳統起降）。 

推進系統方面，CVX AOA第二階段研究結果顯示，核子動力帶來的無限制持續高速戰略機動能力的價值，使用石化燃油、一路上隨時需要慢下來加油的傳統動力航母根本無法取代；估計採用傳統動力的航母若持續以30節速率高速航行，只能維持5000海里航程。而傳統動力系統的初始購置成本雖然遠低於核子動力，但油價受到政治經濟因素波動的影響程度太大（主要石油產地是政治不安定的中東），全壽期的成本難以預估；此外，CVX計畫辦公室估計新一代核子反應器藉由簡化與改進設計，相對於先前的設計，可減少50%的人力需求以及20%的全壽期成本。

在1997年10月，前述的NRAC提交評估報告，結論指出考慮到美國海軍可用的海外基地逐漸減少，大型核子動力航空母艦比較能因應21世紀環境中各種廣泛而多元的威脅。

AOA第二階段的匿蹤航母設計：Study 3

CVX AOA研究中最特殊的Study 3C高匿蹤構型航母，採用特殊的雙層飛行

甲板、雙層機庫 以及穿浪逆船舷艦首等設計，機庫頂上的飛行甲板是降落區

，前方也有兩部彈射器可讓飛機起飛；兩側是專用的起飛甲板，各有

一條彈射器。

在CVX AOA第二階段航母構型之中，最特殊的是Study 3C。這是一種高匿蹤的航空母艦，以最嚴苛的標準，盡可能降低船艦本身以及艦載飛機的雷達、紅外線信號。就航空母艦而言，有許多不利於雷達匿蹤的先天外型：首先，美國航母都使用暴風艦首（Hurrican bow），從水線以上向外擴張，因此吃水增加時產生的浮力也增大，能抑制艦首在波浪中的縱搖（pitching），提高飛行甲板的穩定程度；然而，在橫搖時，暴風艦首的船型往往會形成垂直，製造很大的雷達截面積。而側舷的飛機升降機邊緣也有許多直角，容易在多個方位製造很大的雷達截面積。此外，突出於甲板上的艦島是個大型方盒結構，上面還有桅杆與眾多天線，同樣帶來巨大的雷達截面積；而甲板上的飛機自然也增加整體雷達反射面。因此，美國海軍船艦設計人員嘗試匿蹤航空母艦時，首先需要捨棄暴風艦首，移除側舷升降機使船舷外型乾淨，艦島使用高度匿蹤的造型（類似海影號實驗船的簡潔多面體），並且設法將甲板上的飛機「藏」起來；而Study 3就是基於這些降低雷達截面積的概念。

Study 3C揚棄暴風艦首，採用大角度傾斜的穿浪逆船舷艦首（類似美國在1990年代研究的武庫艦之中BIW廠的提案），船舷從水線以上向內大幅收縮，即便船體橫搖都不容易形成垂直面，能有效降低雷達截面積。Study 3最大限度地將飛機隱藏在艦體的遮蔽下，飛行甲板與機庫都採用兩層式設計。上層機庫位於艦體主甲板（強度甲板）以上的船樓結構內，此一船樓位於艦體中央並具有匿蹤外型設計，而船樓頂部就上上層飛行甲板，飛機沿著船艦中軸線降落；此外，上層飛行甲板前部裝有兩座彈射器，因此飛機也可以在上層飛行甲板起飛。而下層飛行甲板則設置在艦體兩側向外擴展的舷外延伸區域，也就是上層機庫船樓兩側的位置，上層機庫內的飛機往外就可以直接來到下層飛行甲板。下層飛行甲板專門用於起飛，兩舷各有一個彈射器；下層飛行甲板外側裝有舷牆，使來自側面的雷達波無法探測到下層飛行甲板等待起飛的飛機，其中左舷邊緣還設計成鋸齒狀，使舷牆能分散雷達回波。

除了上層機庫之外，船體內還有下層機庫，位於上層機庫正下方。艦上有三部飛機升降機來連接上、下兩層飛行甲板；其中，兩部升降機是舷內升降機，位於上層飛行甲板前部兩側邊緣，往下抵達上層機庫的甲板層以及下層飛行甲板，再往下就深入艦內來到下層機庫。第三座升降機位於艦尾左側，用於連通上層飛行甲板以及上層機庫，但並沒有到下層機庫；第三座升降機雖然在左舷邊緣，但外部仍有舷牆遮蔽，避免升降機邊緣與上層機庫開口形成巨大的雷達反射面。艦島位於上層機庫右側末端，採用高度匿蹤的傾斜多面體造型，大幅降低雷達截面積。自衛武裝方面，艦首靠近飛行甲板的位置還安裝了垂直發射器來裝填防空飛彈。

美國海軍曾建造一個19英尺長、7英尺寬的船模來驗證Study 3C的新船型。在第一階段時，Study 3C屬於搭載60架飛機的中型航母。到AOA第二階段時，此一設計又衍生出CVX S系列（S代表匿蹤，Sealth）1，包括搭載55架飛機的CVX S/S1、搭載65架飛機的CVX S2、搭載75架飛機的CVX S3（這三種都是核子動力），以及採用傳統動力、搭載65架飛機的CVX S4。

Study 3C的構型完全為了匿蹤而優化，但這對航空操作造成許多妨礙：首先，大幅傾斜的穿浪式艦首減少了艦體上層甲板可用面積，也大大縮短了飛行甲板長度。艦面甲板的彈射起飛與降落區域在不同層的甲板，飛行甲板被分割成三個獨立的區域，使得艦載機調度變得複雜而不便；尤其是最重要的上層飛行甲板（唯一能讓飛機降落的區域）的寬度大幅受限，對於機隊降落回收造成巨大的不便。過去美國海軍超級航母慣用的全通式斜角飛行甲板上，飛機利用斜向跑道與右舷之間的「三角區域」調度的同時，完全不會干擾到艦首起飛或斜向甲板降落的作業；剛從斜向跑道降落的飛機能迅速輕易地離開降落區，立刻抵達緊鄰的艦首飛行甲板區域暫時停放，等著用升降機批次送回機庫。而Study 3C上層飛行甲板像是回到二次大戰的長方形甲板，飛機降落後必須立刻迴轉180度，沿著跑道兩側的狹窄空間調度離開，滑行過程是緊貼著跑道兩側；上層飛行甲板的主要飛機停放區域在後段兩側（此處寬度增加），代表飛機降落後，需要沿著跑道兩側滑行較長的距離才能到艦尾較寬敞的停機區，而後部較寬敞區域停滿飛機之後，接下來降落的飛機就必須停在飛行甲板前段較窄部位的兩側，緊鄰著跑道，代表此後繼續降落的飛機面臨較大的風險。又，三部飛機升降機之中，有兩部在飛行甲板前端，意味著停在上層飛行甲板兩側的飛機，有比較多又要滑行較長距離回到艦體前部才能抵達升降機運回機庫。

在起飛作業時，理論上四個彈射器能同時使用，而且同時能有三部彈射器發射飛機（左、右兩舷的下層甲板，以及上層飛行甲板兩部彈射器中的一部），似乎效率不差；然而，連通上層甲板的兩個前部舷內升降機，正好夾在四部彈射器的軌道之間，左舷升降機位於左舷下層甲板彈射器以及上層甲板左側彈射器之間，右舷升降機位於右舷下層甲板彈射器與上層甲板右側彈射器之間；因此，這兩個前部升降機任何一部在運作時，都會同時阻斷兩部彈射器的工作，只有艦尾左側的升降機完全不影響起飛作業。由於Study 3C的上層飛行甲板在降落時就不能起飛，因此同時間只能靠兩側的下層飛行甲板讓飛機升空；然而由於兩個前部舷內升降機會干擾全部四座彈射器，下層甲板讓飛機起飛時，升降機必須在下層位置，同時間上層甲板只剩下後部的左舷升降機可以調度。反觀尼米茲級航空母艦斜角全通甲板航空母艦，四部舷外升降機基本都不會干擾飛機起降作業──雖然這些舷外升降機的確會成為龐大的雷達反射器。從以上可以分析，Study 3C這樣的兩層非繩甲板布置，單位時間內起飛、收回的架次，肯定不如傳統的單一全通斜角甲板構型。

Study 3C的穿浪艦首船型是向上收縮，降低雷達截面積的同時，卻犧牲了艦體穩定性，而這降低了作為一艘航空母艦起降飛機的能力；穿浪艦首比傳統艦首更容易上浪，使艦首縱搖加劇，而且穿浪型艦首向上收縮使得飛行甲板長度大幅縮減。

因此，針對雷達匿蹤進行極端優化的Study 3，代價卻是降低航空母艦的根本──艦載機起降操作能力，所以這樣的激進設計很快就遭到排除。CVNX航母首任項目主管塔.曼佛上校（Capt. Tal Manvel ）日後回憶時表示，他把這個構型呈現給當時海軍作戰部長（CNO） 傑.強生上將（Admiral Jay L. Johnson）時，傑.強生當下反應「曼佛，你太超過了」（Manvel ，you are out of the box）；曼佛上校也立刻承認「這就是這個航母的價值(匿蹤)，但的確是一種差勁的航母設計」，此後這個方案就沒有下文了。

AOA第三階段：

在1998年CVX AOA前兩階段完成時，確定了繼續維持十萬噸級核子動力、編制75到80架艦載機隊的大型傳統起降航空母艦的結論。美國國會在1997年要求美國政府審計辦公室（GAO）製作一項核子動力與常規動力航母分析報告（註），該報告在1998年8月初盧，結論是並不認同美國海軍堅持採用核子動力航空母艦的觀點（GAO報告認為核子動力航母與傳統動力航母的作戰效能差異沒那麼大，快速部署時核子動力航母依舊會被傳統動力護航艦艇拖後腿，船艦航行佔海軍油耗的比例不高，以及核子動力操作、核子廢料與除役反應器的處理都極其昂貴等等）。在GAO報告中也提到，1992年美國海軍研究中心（Center for Naval Analyses）的一份備忘錄指出，美國海上系統司令部（Naval Sea Systems Command）曾研究的五種航空母艦方案，其中一種以尼米茲級航空母艦的船型為基礎，改用與甘迺迪號類似的蒸氣渦輪推進系統，粗估在20節航速下能持續航行8000海里。

不過，美國國防部防衛採辦委員仍在1998年9月無異議通過海軍CVX AOA第二階段的結論，批准美國海軍發展十萬噸級核子動力傳統起降大型航母。由於確定採用核子動力，CVX計畫在1998年9月正式改名為CVNX，隨後美國海軍立刻在10月展開CVNX AOA第三階段AOA作業，研究新航空母艦的飛行甲板佈局、甲板上/下的一切航空作業操作流程，以及其他的細部特性規劃，在1999年底完成。

CVNX AOA第三階段總共研究了14種設計，包括8種以尼米茲級為基礎修改，

以及六種使用新船型；最後美國海軍在八種修改型尼米茲級方案裡挑選

Study 1（綠框）作為CVNX-1（CVN-78）船型，六種新船型方案裡挑選Study 5

（紅框）作為CVNX-2（CVN-79）

在CVNX AOA第三階段作業中，總共評估了14種設計，大致分為兩類：第一是修改型尼米茲（Modified Repeat Nimitz），總共有8種，以尼米茲級現有的設計為基礎發展，並以相近於尼米茲級的規格作為上限，比較能兼容美國海軍現有的港口、船塢修造設施，總共有8種。第二類則是新船型（New Hull Form），總共有6種，船型設計與尺寸更靈活不受約束。

為了兼顧發展新技術以及經濟可承受性， 美國海軍仍偏好以尼米茲級的艦體為基礎繼續衍生發展。最後，在這AOA第三階段設計中，美國海軍從八種修改型尼米茲的方案中選擇了Study 1（以CVN-76為基線）作為過渡性的CVNX-1的設計基礎；而後續過渡到真正下一代航母的CVNX-2，則以六種新船型方案裡的Study 5「擴展能力基線」（Expanded Capability Baseline，ECBL，見下文）方案為基礎。

總計三個階段的AOA，美國海軍前後總共評估了74種航空母艦設計。

CVNX：三階段發展

最初美國海軍打算採取改革式（Revolutionary）發展，讓新造的航空母艦具備所有新設計與新技術並一次到位；但發展新航空母艦與各種嶄新技術是龐大的投資， 光是研發階段就需要耗資大約71億美元，建造首艦則要另外64億美元，美國海軍的預算無法支持一艘如此昂貴的航母。

因此，美國海軍作戰部長（CNO） 傑.強生上將（Admiral Jay L. Johnson）在1998年7月提出「漸進式」（Revolutionary）的策略 ，在接下來建造的三艘航空母艦（CVN-77~79）上逐步應用新的技術，在第三艘（CVN-79）上讓所有的新技術到位。此一規劃如下：

第一階段：在當時規劃中的第十艘尼米茲級航空母艦老布希號（USS George H.W. Bush CVN-77）上，安裝新航母的作戰系統與DBR雙波段雷達系統（為此艦島也會重新設計），以及先前在提康德羅加級巡洋艦上測試的Smart Ship控制系統的航空母艦版本 （包括一套由光纖區域網路結合諸多感測器的損管用顯示輔助決策系統、一套整合態勢評估系統、設置在大軸軸道上監視運轉狀態的遠端監視系統、一套LED照明指示系統等，此系統已經先安裝在史坦尼茲號上進行測試）；透過引進新戰鬥系統 （預估可節省100名人力）、Smart Ship等新技術，CVN-77可望比原本尼米茲級節約400~550名人力。

一幅早期CVN-77想像圖，艦島佈局維持雷根號（CVN-76）的設計，引進

DBR雙波段雷達系統與新型作戰系統等新技術。

第二階段（CVNX-1）：完成CVN-77之後，CVNX的第二階段是CVNX-1（即CVN-78） 。美國海軍以CVNX的AOA構型研究第三階段的方案裡，選擇了以尼米茲級（船型為CVN-76）船型的Study 1來滿足CVNX-1的需求，此方案以CVN-77 ，除了前述技術之外，進一步引進新的核子推進系統、新型發電與交流電分區輸配電系統（Zonal Electrical Distribution Systems，ZEDS）、以新型電力輔助機械 （包括廚房、洗衣設備、熱水器、加熱系統等）取代過去的蒸氣式輔助系統、電磁彈射系統（EMALS，見下文）等 ，總人力需求比CVN-77再減少250至400人（比原始尼米茲級減少約900人），不過仍維持尼米茲級的飛行甲板設計。

分區輸配電（ZEDS）系統會基於先前松華特級（Zumwalt class）的經驗（先前松華特級是直流電分區輸配電，而CVNX-1則是打算用交流）；相較於傳統的全艦輸配電，區域輸配電系統將全艦分成數個分隔獨立的區域，不僅可減少電纜總長度以及系統複雜度，個別區域內的供電品質可以提高，遭遇戰損時也更能隔離失效區域以及重組。由於新航母打算引進包括電磁彈射系統（EMALS）、電力驅動的先進攔阻系統（AARS）、高功率雙波段相位陣列雷達等，艦上電力供應的功率與質量都變得更為重要。

早期的CVNX-1（CVN-78）構想，船型與飛行甲板仍維持尼米茲級

的設計，在CVN-77的基礎上進一步引進電磁彈射器、新型

推進系統與電力輔助設施等。

第三階段（CVNX-2）/擴展能力基線設計（ECBL）：經過前兩艘的漸進式驗證後，第三階段在CVNX-2（即CVN-79）上 實現所有的新設計與技術 ；除了前述的新技術之外，再加上新的艦體設計、一體式飛機整補站點（Pit Stop，見下文）、電力驅動的先進飛機回收系統（AARS） ；其他考慮的新技術包括先進裝甲防護系統（能更有效地防禦成形裝藥彈頭）等，透過自動化技術使人力需求比尼米茲級減少1200至1500名。

依照此時的規劃，CVN-77的航空出勤能力是在每日任務週期12小時的情況下，每日出動超過140個攻擊架次並連續維持超過30天，或在四到六天的短週期內維持任務週期24小時、每日出動210個攻擊架次；而CVNX-2的出勤能力估計比CVN-77提高1.3至1.6倍，在每日12小時任務週期之下持續提供每日160個攻擊架次（日後可擴展到每日220架次），或者在四到六天的任務期間、每日任務週期24小時的情況下提供每日270個以上的攻擊架次。

在前述CVNX AOA第三階段針對未來核子動力航空母艦的構型研究中，美國海軍最滿意的是新船型研究裡的Study 5「擴展能力基線」（Expanded Capability Baseline，ECBL）方案，因此CVNX-2就以ECBL作為基礎進一步發展。

（上與下）CVNX的第三階段AOA的Study 5「擴展能力基線」（ECBL）

想像圖。

比起尼米茲級，ECBL艦體規模進一步擴大，水線長度從尼米茲級的1040英尺（316.99m）增加到1110英尺（338m），加上球鼻艏後總長度達1202英尺（366.37m），水線寬度從尼米茲級的134英尺（40.84m）增至144.4英尺（44m），飛行甲板寬度從尼米茲級的250.8英尺（76.44m）增加到285.4m（86.99m），機庫高度也比較矮，從原本尼米茲級三層甲板高改為二層甲板高（因為CVNX-2考慮搭載的艦載機型比起尼米茲級時代的高度都更低），可降低船艦噸位與重心高度並減少雷達截面積（不過為了滿足飛機維修的需求，CVNX-2每個機庫隔間都各有一個挑高額外增加2公尺的區域）。ECBL的艦體深度（從龍骨到飛行甲板）只有96英尺（29.26m），比尼米茲級少了4.9英尺，但由於吃水相對較淺，因此乾舷（水線至飛行甲板）高度比尼米茲級還高2.2英尺，而重心高度比尼米茲級還低，無論是甲板作業（較高的乾舷更能防止上浪）以及艦體穩定性都更為優秀。

ECBL的飛行甲板尺寸為1164 x 285英尺（354.79 x 86.87m），比尼米茲級（332.84 x 76.44m）更大；其中，斜角甲板降落區向左舷外側挪動，使降落區更遠離艦首甲板的起飛動線，確保航母能安全地同時進行起飛與降落。CVNX-2只使用三部飛機升降機，其中右舷兩部被加長、加寬，面積與承載能力比以尼米茲級的更大。ECBL艦首左側與右側設置兩個飛機維修站區，一共設置18個一體式飛機整補站點，每個站點都有兩個服務艙蓋（service hatcheds），其中一個服務艙蓋內有供電以及區域網路（LAN）纜線，另一個則有燃油供應、卸除管路以及閥門。

ECBL的飛行甲板操作動線也經過改進（主要是配合一體式飛機整補站點）。ECBL一開始將艦島前移到右舷前方兩部升降機之前， 使之更遠離由前部兩個彈射器後方、斜角甲板降落跑道右側以及右舷邊緣之間包圍的「三角區域」（這是航母甲板調度運轉時最容易出現瓶頸的繁忙區域，過去艦島都位於這個三角區域的右側，將右舷的三部升降機分為前後兩區，造成甲板調度上的不便）。不過，根據美國海軍航空母艦的指揮官以及航空管制軍官的意見，ECBL把艦島移到艦體右舷後部、第二座升降機後方；以航空管制的立場，他們希望艦島能越往後越好，使得航空管制艦橋往前方就能一覽整個飛行甲板調度的狀態；而如果把艦島放得太前面，航空管制人員必須在航空艦橋內不停地前後移動，才能掌握整個飛行甲板的動態。

ECBL仍使用四部彈射器，位置經過調整，最左側的四號彈射器向內與向前移動（而不像尼米茲級的四號彈射器過於貼近左舷邊緣），雖然這會使第三、第四號彈射器更為靠近，但以F/A-18E/F與F-35C戰機的翼展，仍能同時在彈射器後方就位而不相互干擾。此外，ECBL還考慮到兼容彈射起飛以及短場起飛/垂直降落（STOVL）飛機（如F-35B）的操作能力，為此艦首保留了一個可設置升降式滑跳平台的空間（因此艦首的第一、第二號彈射器向後挪動），在操作STOVL戰機時能向上升起，提高其起飛載重，而使用艦首彈射器時則將滑跳台降下。此外，飛行甲板左側完全是直線，飛行甲板左舷後段升降機後方的甲板向外延伸，使停放飛機的空間；飛行甲板左、右兩側都設置可縮減雷達截面積的外罩，提高匿蹤性能。

CVNX-2的機庫尺寸與尼米茲級相當，但中間只有一道隔間分成前、後兩個區域，類似之前企業號（USS Enterprise CVN-65）核子動力航母的設計（尼米茲級是由兩道艙壁分隔成三個隔間）。ECBL以商規20英尺標準集裝箱（20 x 8 x 3英尺）來容納艦上所有系統所需的各種電腦、電子設備，每個貨櫃都有獨立的供電與冷卻單元，透過標準的介面連線，使得更換與升級作業非常方便；電子設備區域位於機庫前方的輔助機具儲存艙上方，以浮筏結構懸吊在飛行甲板以下的迴廊甲板天花板上，可容納50個電子貨櫃模組，浮筏結構能減緩貨櫃內電子設備受到船體震動的影響，可降低電子系統的故障率。ECBL也改善艦上人員的居性標準，平均每人分配的生活空間從1960年代設計的尼米茲級的45平方英尺，大幅增為66平方英尺（先前CVX規範的要求是每人平均56平方英尺，符合當前美國海軍艦艇居住空間的最低標準）。

整體而言，ECBL的飛行甲板周轉調度情況仍與尼米茲級類似，飛行甲板停放29架飛機，機庫內停放26架飛機，而另有20架飛機處於滯空狀態。然而，由於一體式飛機整補站點的高效率，ECBL回收一波艦載機之後，不需要像尼米茲級一樣花費時間重新調整飛機位置，就能為機群完成整備作業，迅速備便再次出動，因此艦載機起降週期能從尼米茲級的90分鐘降為60分鐘，經換算後估計每個作戰日可多提供76個作戰架次，整體出勤效率估計比尼米茲級高50%（但如果沒使用一體式飛機整補站點技術，只靠其他的改進措施，整體出勤效率只比尼米茲級增加12%）。節省人力方面，ECBL透過各項新技術，預估比尼米茲級節省1535名人員（例如新型核子動力機組可減少反應器部門達一半，約超過100名人力，而以電動飛機/彈藥升降機取代過去的液壓式系統，可節省142名人力），比CVNX-2的要求還高，每艘ECBL整個服役壽期的人事成本估計比尼米茲級減少1.4億美元。然而，由於大量引進新技術，ECBL的預估造價達到135億美元，比美國國防部設定的數字高28億美元（但預估從二號艦開始就能降到與CVNX-1相當的水平）。

ECBL擴大了艦體與飛行甲板，預估滿載排水量超過11萬噸，超過美國海軍與民間現有船塢設施的容量，預估要花費3.5億美元來修改，而這也是ECBL的致命傷。美國海軍可用的船塢之中，最大的是負責建造航空母艦的紐波特紐斯（New Port News）船廠的第12號乾塢，長度2173英尺（662.3m）、寬250英尺（76.2m）；然而，這個乾塢注水後的深度只有31英尺（9.45m），因此只能用來建造新航母而無法用來維修已經服役的航母（美國超級航母服役後即便是最輕的裝載條件，吃水也會超過31英尺）。

CVNX的「擴展能力基線」（ECBL）的構型模型，原本是CVNX-2的基線。

相較於尼米茲級， 其飛行甲板面積擴大，最左邊的第四號彈射器稍微向內移動

，艦首兩部彈射器則向後移，在艦首設置一個可升降的滑跳台來相容STOVL

戰機，艦上佈置三座大型升降機。右側的模型是ECBL初始構型，艦島在右舷

前部；依照航空管制人員的意見，隨後艦島被移到右舷後部（左邊模型）。

日後CVN-21（成為福特級）也將艦島設置在右舷後部靠近艦尾處。

ECBL模型，這是後期艦島後移的版本。

CVNX AOA第三階段AOA作業在1999年完成，隨後在2000年6月通過美國國防部里程碑1（Milestone 1）審查，從原本概念研究階段，進入計畫定義與降低風險階段，包含具體考量採購的策略、新技術發展以及系統整合作業、計畫時程以及成本風險等評估。此時，CVNX仍依照前述的三階段螺旋漸進發展，首先CVN-77預定在2002財年簽約、2008財年服役，第二階段CVNX-1（CVN-78）預計在2006財年簽署採購合約，而完全採用新設計的CVNX-2（CVN-79）預定在2011財年訂購、2018財年服役。另外，當時美國海軍仍不排除讓CVNX-1（CVN-78）裝備傳統蒸氣彈射器的可能性，設定決策的關鍵點在2003年，根據此時電磁彈射器的發展程度來決定是否將之納入CVNX-1。

不過CVNX計畫在2000年中期獲得國防部批准後，一度仍在成本與效能之間舉棋不定；其中，精簡（austere）路線藉由降低甲板面積、最高航速指標、裝甲防護與自衛武器系統等手段來降低成本，堅實（robust）路線則擁有完全規格的飛行甲板、充裕的航速指標、先進裝甲、充足的損管與匿蹤設計、以及完善的自衛武裝。在2000年夏天，基於控制成本以及翻新船塢設施所需的成本過於高昂，美國海軍基本確定CVNX基本會沿用尼米茲級的船體設計，放棄更大的船體設計（如ECBL）。

2001年9月11日美國本土遭到大規模恐怖攻擊，立刻衝擊美國國防部各項計畫；當時CVNX項目發展的15項重大新技術之中，有12項曾暫時遭到停止撥款；911恐怖攻擊使美國軍事戰略立刻轉向優先對付恐怖主義，許多重大軍備計畫的方向與優先度也立刻受到影響。作為對911攻擊的回應，美軍在2001年年底展開「持久自由」（Operation Euduring Freedom）作戰、進攻阿富汗的基地恐怖組織 之後，美國海軍內部形成共識，擺脫壓縮成本的壓力，以完整的規格指標開始執行CVNX計畫。在2001年9月，美國國防部副部長（負責採購、技術發展與後勤）阿德里奇（E. C. Aldridge Jr.）提交一份名為「航空母艦的未來」（Future of the Aircraft Carrier）的報告，其中原則上支持美國海軍對CVNX的漸進式發展，並建議海軍可以依照原訂計畫執行第二階段的CVNX-1，但應該先擱置後續的CVNX-2，直到確認所有相關技術發展成熟才進行。

CVNX到CVN-21：新技術一次到位

前述CVNX的三階段「漸進式」開發計畫，到2001年911攻擊之後，卻逐漸生變。首先，DBR雙波段雷達的發展本來就已經面臨超支和落後，而且這屬於DD-21陸攻驅逐艦的子項目，2001年起DD-21遭受一連串審查與波折，包括面臨新任國防部長倫斯斐（Donald Rumsfeld）「轉型政策」壓力而重組為DD（X），決標之後又在2002年5月面臨競爭失敗的BIW團隊的上訴而凍結，這使得DBR雷達已經無法趕上CVN-77的建造期程 （原本CVN-77的細部設計、建造與戰鬥系統整合的合約已經在2001年1月26日簽署）。因此，美國海軍在2002年5月宣布取消在CVN-77上配置DBR雷達與IWS作戰系統的計畫，仍沿用原本尼米茲級的舊系統。

緊接著，厲行「轉型政策」的國防部長倫斯斐也將矛頭對準了CVNX專案。小布希政府上台後，由倫斯斐領導的美國國防部原本就積極進行各項「轉型」，在2001年911恐怖攻擊之後更加急迫。美國國防部擬定2004至2009財年的未來年度國防計畫（FYDP）時，同時發佈一份國防計畫指引（Defense Planning Guidance）文件，要求對三軍中五項重大軍備案進行重新審視，包括海軍CVNX的第二階段CVNX-1、空軍與海軍陸戰隊的V-22傾斜旋翼機、空軍F-22戰鬥機、陸軍RAH-66直昇機與十字軍自走砲，其中陸軍RAH-66與十字軍自走砲最後遭到取消。針對於航空母艦，國防部長辦公室考慮的選項包括其他的選項，例如採購較小型的傳統動力航空母艦，或者在2007財年時購買一艘與CVN-77相同設計的改進型尼米茲級來替代CVNX-1，或者在CVN-77之後跳過CVNX-1，一步到位直接建造擁有所有新技術的CVNX-2。

實際上，在911攻擊之前，以前曾是美國海軍航母飛行員的國防部長倫斯斐，對於美國海軍當時的CVNX航母階段性計畫以及ECBL方案有很好的評價；然而911恐怖攻擊大幅改變美國國防部的計畫重心。在911恐怖攻擊之後，美國海軍一段時間內都無法接觸倫斯斐部長，失去了溝通與陳情的機會。

911恐怖攻擊之後，倫斯斐領導的國防部長辦公室的觀點，認為過渡性的CVNX-1無法滿足「轉型」的需求，認為如要採用新技術，就要在下一艘航空母艦（CVN-78）上一步到位。因此，倫斯斐在2002年12月12日簽署的「計畫決策備忘錄」（Program Decision Memorandum）中，指示美國海軍更改CVNX的計畫，跳過CVNX-1而直接建造擁有所有新技術的CVNX-2CVN-78），並將計畫名稱從CVNX改為CVN-21。

經過這項改組，前述新航空母艦技術的時程被大大壓縮；原本新航空母艦打算採用的約15項重大新技術是分三階段、歷經三艘航母（CVN-77~79）漸進式實現，最快要等到2011年採購、2018財年服役的CVN-79上才 全部齊備，現在則必須在2006財年編列的CVN-78上一次到位，整個開發時程提前了五年以上，大大衝擊了這些計畫的發展以及資源調度（美國海軍因此失去至少四年的開發時間）。尤其在911恐怖之後，倫斯斐領導的國防部長辦公室堅決推行「轉型」，美國海軍爭取國防部長辦公室重新商量新航空母艦項目的進程，但國防部長辦公室完全不給海軍機會，海軍根本沒辦法見到國防部長倫斯斐。美國國防部副部長保羅.伍佛維茲（Paul Dundes Wolfowitz）直接告訴美國海軍，原本美國海軍的漸進式計畫、新技術經由三艘航母（CVN-77~79）逐次到位，並不是國防部要的「轉型」；如果海軍作不到，國防部就會完全取消CVN-21項目。

為了盡量為新技術爭取發展時間，美國海軍在2003年初將CVN-78的簽約時程延後一年，到2007財年編列建造（此時就是CVN-77開始服役的時間），預計2015年服役；而二號艦CVN-79則預定在2019年服役。這種讓新技術一次到位、提前應用的策略 ，導致CVN-21整體計畫時程與成本控制變得更為困難，為日後許多關鍵設備（包括EMALS電磁彈射器、AARS先進飛機回收系統、DBR雙波段雷達等）發展步調無法配合CVN-78造艦進度 、大幅超支與落後，埋下遠因。

日後CVNX項目第一位主管塔.曼佛上校透露，911事件之後很長一段時間，海軍才終於能見到倫斯斐，而此時倫斯斐卻說他想要「把雞蛋放在同一個籃子裡，所有新技術全部在第一艘新航母（CVN-78）實現」，並且反問海軍「如何保證分階段在三艘航母陸續實現這些新技術，不會花比較多錢？？...時間就是金錢，金錢就是時間」。倫斯斐已經將包括新航母等軍備項目交給國防部副部長保羅.伍佛維茲負責，而保羅.伍佛維茲根本沒有很好的風險與預算管理概念。塔.曼佛上校表示，就海軍專案管理經驗，一項新技術完全落實到艦隊裡，依照經驗需要12至15年時間；而此時要卻要在一艘航母上一口氣納入15項新技術，每一項新技術帶來的問題都要同時解決，自然使得首艦（CVN-78）工程研發一直比進度落後、預算一直超支。唯一的緩衝是二號艦（CVN-79）的建造時程比CVN-78間隔了數年，海軍還有一點空檔來測試與改善CVN-78眾多新技術。

CVNX計畫改組為CVN-21之後， 由於時程過於緊迫， 來不及全面應用CVNX-2（大致依照ECBL）構想的所有新設計，美國海軍只好在設計上做一些妥協。調整後的CVN-21堪稱是CVNX-1與CVNX-2的綜合體，擁有CVNX-2幾乎所有的新技術特徵，包括新的飛行甲板佈局、一體式補給站點、新 飛機升降機、新的彈藥輸送處理系統（包含新型電力彈藥升降機、改進的第三甲板彈藥處理存放系統、新型武器搬運通道等）、電磁彈射器、電力驅動的攔阻索、新型核能推進系統與輸配電系統、全電氣化的輔助機械等等；然而，由於時程上來不設計驗證新的船型與飛行甲板，CVN-21仍使用CVNX-1──也就是沿襲自尼米茲級的艦體設計，而不是CVNX-2原先規劃更大的新艦體，這使得CVN-21的整體性能與壽期成長餘裕都比CVNX-2低一些（但仍高於CVNX-1）。例如，CVNX-2原本飛行甲板佈局擴大且經過更多改變，包括將艦島設置在右舷前方（位於兩部升降機之前），這是依照先前尼米茲級的操作經驗來改善飛機著艦後的調度運轉動線，並調整彈射器的位置；而CVN-21沿用尼米茲級的艦體之後，飛行甲板面積較為縮小 （只比原本尼米茲級擴大4.4%），彈射器位置也完全沿用尼米茲級的佈置而沒有更動，佈局上以較為折衷的作法來實現CVNX-2的各種目標 。由於彈射器位置完全沒有調整，CVN-21也放棄了CVNX-2/ECBL規劃的艦首升降式滑跳台（因為這需要將艦首兩部彈射器往後挪動）。此外，CVNX-2使用兩層甲板高的機庫設計，而CVN-21由於來不及重新設計艦體，只能繼續沿用尼米茲級三層甲板高的機庫設計 ；不過與CVNX-2相同，CVN-21的機庫隔間數仍從尼米茲級的三個減少為兩個。CVNX-2時代也規劃全自動的艦載武器裝填機構，而CVN-21則暫時將之擱置以節省經費。此外，原本美國海軍打算在CVNX-2使用的新型裝甲，由於時程太緊迫而不得不取消，這讓新航母面對未來反艦飛彈威脅時的生存性打了折扣。雖然艦體規模有所折衷，然而CVN-21的飛行甲板設計仍大致能達到CVNX-2服役初期的目標，航空出勤率比尼米茲級提高約25%，但後續成長餘裕就不如CVNX-2。

為了壓縮發展時間，美國海軍在福特級以及各項子系統中大量採取「併行」（concurrency）作業，也就是承包商在最終設計還沒有定案時、進行完整測試就直接進入製造階段，包括電磁彈射器（EMALS）、先進攔阻索（AAG）、先進武器升降機（AWE）等關鍵組件都普遍存在這種現象，其中AWE甚至完全沒有先經過全尺寸原型地面測試就直接裝艦。這在日後產生嚴重的後果，許多部件設計不夠周詳、測試中問題逐步浮現，而且也沒有先仔細確認次系統之間是否匹配，在日後逐漸產生後遺症；例如，先進攔阻索測試中發現液壓部件設計強度不足，需要在不更改外部尺寸的情況下重新設計若干機構（見下文）；而變電穩壓系統與其他子系統事先沒有仔細進行整合測試，導致首艦福特號的二號發電機在2016年6月損毀（見下文）。最初美國海軍認為AWE先進武器升降機完全來自現有商規技術，挑戰性應該比較低（相較於EMALS以及AAG等），因此跳過先進行地面測試程序，艦體建造階段直接安裝同時測試；後來福特號建成後，AWE遭到許多意料之外的問題與挑戰，期程大幅落後。

福特級的實現

在2003年7月10日，美國海軍與諾格集團旗下新港紐斯（Newport News，2008年1月28日與諾格旗下的Ingalls船廠合併獨立為杭廷頓英格斯工業，Huntington Ingalls Industries，HII）造船廠簽署CVN-21的先期系統發展與設計工作合約，這是以先前CVNX合約為基礎修改而來，價值1億600萬美元。在2004年4月，CVN-21通過國防部的里程碑B（Milestone B）審查，進入系統工程發展（EMD）與製造階段。在2004年5月20日，美國海軍與新港紐斯造船廠簽署CVN-21的先期建造（Advance Construction，又稱建造預備，Construction Preparation）的第一部分包含首艦CVN-78的建造整備與前期設計等作業，價值將近14億美元 （整個先期建造合約價值27億美元）。在2004年8月，美國國防部開始規劃建造首批三艘CVN-21；此後CVN-21計畫都被國防部文件描述為一個至少包含三艘航空母艦的計畫，也就是在首艦CVN-78之後至少會繼續建造CVN-79（當時預定2012財年訂購）與CVN-80（當時預定2016財年訂購）。

在2005年8月11日，CVN-21首艦（CVN-78）在新港紐斯廠舉行象徵性的切割 第一塊鋼板起工儀式，實際建造工作於2008年開始（中間的空檔用於備料、測試、設計與技術整合等工作），並於2007年1月16日 由美國國防部正式宣布命名為傑拉德.福特號（USS Gerald R. Ford，CVN-78），仍遵循近年來美國航母以歷任總統命名的慣例。在2006年12月27日逝世的美國前總統傑拉德.福特，原本為尼克森搭檔的副總統，1974年尼克森總統因水門案下台 後 ，升格接任總統職務，直到兩年半後原尼克森任期屆滿，接著在1976年競選連任時敗給民主黨的卡特。

依照之後2013年美國政府審計組織（GAO）的報告，CVN-21採用的13項關鍵技術包括：VSR雷達、MFR雷達（兩者都屬於DBR雷達系統）、AAG先進阻攔系統、EMALS電磁彈射系統、AWE先進武器升降機、ESSM飛彈聯合通用武器資料鏈、JPALS聯合精確進場管制系統、重型海上補給修站、 電漿廢棄物銷毀系統、核動力推進/發電機組、逆滲透鏡水系統、HSLA 115鋼板與HSLA65鋼板。

基本設計

福特級的 艦體尺寸與艦載機隊規模仍將維持後期型尼米茲級的水準 ，全長與水線長度與最後一艘尼米茲級（CVN-77）相當（全長1092英尺，約332.84m），水線寬為135英尺（約41.15m）、比CVN- 77增加1英尺，最大寬度256英尺（約78.1m），吃水38英尺7吋（11.77m）。相較於尼米茲級，福特級的船型只有在艦體前段有做更改，在機庫甲板層的高度增加一條折角線，折角線以下有彎曲弧度，折角線以上是平面；此種設計可在一定程度上減低艦體雷達截面積。而由於船體與後期型尼米茲級差異不大，但福特級飛行甲板相對擴大，加上使用的不少新技術與設備，導致重量增加，因此福特級（連同所有的尼米茲級航空母艦）都已經接近此船型的重量與初始穩心（Metacentric Height）的極限。過去美國海軍除企業號（USS Enterprise CVN-65）之外，所有超級航空母艦機庫由兩道重型防火門分成三個損管區域的設計；而福特號為了節省重量，採用與企業號相同的設計，機庫裡只設置一道防火門、僅分隔成兩個區域。減少一座防火門大約可以節省900噸的重量，但萬一機庫內艦載機與油彈發生火災，隔絕損害的能力大幅降低；美國海軍願意冒險減少機庫防火門的原因在於，過去二次大戰期間航母損失的最大原因是俯衝轟炸機從上方投彈、擊穿飛行甲板在機庫裡引發大火與大爆炸，而不是魚雷等來自側面的武器，所以機庫需要更好的控制災害能力；而現代航空母艦面臨的最大威脅是反艦飛彈。無論如何，取消一道機庫防火門而降低船艦生存能力，最主要還是控制重量而不得不為的權宜手段。

值得一提的是，美國海軍向來不在航空母艦上設置穩定鰭來降低橫搖，因為設置穩定鰭系統就會破壞航母側壁防護系統的連續性與完整性，而這也連帶降低了在惡劣海象中的穩定性；例如，有一次甘迺迪號（USS John F. Kennedy, CV-67）航空母艦在第四級（Category 4）颶風中航行，船艦搖晃嚴重，艦上人員形容航母「像泥濘中的豬一樣滾動」。在早先CVX階段，美國海軍船艦設計單位再度嘗試加入穩定鰭，但最後還是因為防護生存性能的顧慮而遭到否決。

福特級是美國海軍第一種全面應用計算機輔助設計工具（CAD）以及3D數位建模技術設計的航空母艦，在設計過程中就能就能精確掌握空間、模擬每一個設計細節，預先解決相關的佈局問題，對各部件實際製造的掌握精確度也大幅提高；此外，也容許多組團隊在同一時間分別進行設計開發，節約時間。透過3D數位模型，在建造尚未展開之前，就能對全船內外空間細節有很高的掌握度；如此，許多以往在最後總裝階段進行的製造工作，可以提前到更早的階段進行，大幅提高了製造的效率並節約了經費。例如在以往建造尼米茲級時，安裝管路、敷設電纜時在艙壁開洞的工作，都是在船體建造完成之後才進行；而在福特級，由於使用3D數位建模、預先掌握空間細節，幾乎所有這類工作都可以在船材加工階段就直接進行。負責設計與建造福特級的紐波特紐斯（New Port News）船廠使用的CAD工具是法國達梭系統（Dassault Systemes）的CATIA5，用於建立船艦的3D產品模型以及規劃建造工程。

由於艦體尺寸大致相同，福特級主要是透過優化飛行甲板佈局、單純化的艦載機隊以及新技術來提高航空運作效率。由 於前蘇聯龐大威脅不再，加上美國海軍預算大幅緊縮，冷戰時代美國航母分工精細、機種多達8種的盛況將不復見，取而代之的將是僅3~4種的艦載機體系，主力 艦載機的多功能性與運用彈性大幅增加以滿足不同任務需求，如此將能大幅節省後勤維修與維持運作的開支；此外，美國目前正在開發數種性能優異的無人作戰機 種，未來也將成為 福特級艦載機隊的中堅主力，除了使操作人員在值勤時不必直接面臨生命危險外，許多方面的任務彈性也非有人機可比擬。

由於航母與艦載機隊的相關運作大幅改進，加上艦內的設備全面網路化與電腦化，福特級的整體自動化程度較尼米茲級增加，可降低人力需求。此外，美國 航母新一代艦載機隊機型種類也比以往降低許多， 故艦載機聯隊的人員編制也可能獲得相當程度的縮減。由於人員減少，福特級的平均起居水平也有所增加，不僅每個人的空間更有隱私性，每一間住艙都有廁所。

依照原本CVNX-2的設計目標， 航母本身操作人員會從尼米茲級的3290人減至2000人左右；減少的約1200名人力中，維持航母本身運作的人員佔了800名，其餘400名是支援艦載機隊的相關人員。而 落實後的福特級的艦艇人員編制約為2491名，航空人員為1786名（尼米茲級的空勤人員約2270名）。透過節約人力成本以及引進新技術，福特級預定的50年操作週期總成本估計為270億美元，低於最後一艘尼米茲級（CVN-77）的320億美元。

為了減輕重量，福特級還使用新型輕量船錨鏈，總長度1440英尺（約439m）的錨鏈重30000磅（13.61公噸），平均每節錨鏈重量僅136磅（61.7kg）。

甲板佈局與操作

與尼米茲級相較，福特級的飛行甲板總面積增加幅度不大，主要依靠調整佈局來提高起降效率；這些包括引進新的油料與彈藥補給的動線，並改善飛機在甲板上運轉調度的動線；其中一個要點在於，盡量 降低對甲板牽引車的需求，飛機進出維修站點都可靠自身動力完成，如此就可以大幅加快飛機在甲板上流動調度的效率。福特級的飛行甲板面積約214000平方 英尺（約19881平方公尺），最後一艘尼米茲級（CVN-77）則是205000平方英尺（約19045平方公尺）。

尼米茲級擁有三具甲板彈藥升降機，分別位於前方彈射器中央、右舷兩座靠前方的飛機升降機之間，以及艦島旁邊；而甲板下層則有11座垂直向的彈藥升降機 。尼米茲級的彈藥處理/裝載流程延續自過去美國海軍的航空母艦，這種作業流程在美國海軍已經使用了數十年之久。為了確保安全性，彈藥升降機分為上、下兩層；進行彈藥補給作業時，艦上人員必須先透過 下層彈艙升降機，將武器從水線以下的彈藥庫（分置於數層艦底甲板）往上送至機庫甲板或第二甲板的武器組裝區，進行武器的組裝設定（包含安裝彈翼、設定引信等），接著透過輸送車將彈藥 運送至該層的飛機升降機或上層彈藥升降機送上飛行甲板，然後直接掛上飛機或放置在飛行甲板上的彈藥存放區，稱為「炸彈農場」（bomb farm）。

這樣的流程有幾個問題，彈藥送到機庫甲板或第二甲板的組裝區域時，水平搬運的距離太長，不僅降低搬運效率，而且會干擾機庫的調度作業；第二，彈藥組裝作業 需要佔用機庫甲板或飛機升降機，對於機庫的運作以及人員通行造成很大的干擾，而且經常空間不足，需要借用位於第二甲板的餐廳的空間，在餐桌上組裝彈藥。此外，上層的彈藥升降機的位置就在飛行甲板一號與二號彈射器中間（這是配合彈藥庫的位置），因此彈藥升降機將武器送上甲板時，所有的飛行起降作業都必須暫停。再者，這樣的輸送動線使彈藥暫時儲存在機庫裡，萬一在此時被敵方武器擊中機庫，彈藥很可能會在機庫裡爆炸，進而波及飛機，造成重大損害。

武器送上甲板後，還需透過甲板運輸車個別地送到每一架需要掛彈的飛機位置；相似地，飛機的加油作業也是透過穿梭在甲板各處的加油車直接開到需要補給的飛機旁進行，而加油站點則散佈在飛行甲板四周。總而言之，每次尼米茲級的機隊進行加油掛彈作業，總共需耗費2小時左右。

一體式飛機整補站點

福特級模仿賽車的整體維修區概念，稱為維修站（Pit Stop），每架飛機在同一個站點完成出擊前全部的加油、掛彈、通電檢修等作業，然後就可直接進入起飛等待區，不需要在不同的站點之間移動，可大幅減低艦載機移 位調度工作，並將飛機移動調度時的相互干擾降至最低。以往甲板工程車輛將燃油、彈藥運往各個停機位置進行整補掛彈，作業非常耗時；而將這些後勤作業集中在維修站區域就可以大幅減少工程車輛在甲板移動的時間。初期研究顯示，一體式整補站設計能減少63名飛行甲板地勤人員與18輛飛機牽引車的需求，意味整艘船艦服役壽期可節省4570萬美元的淨現值（Net Present Value）。

除了縮短飛機整備與甲板調度耗時、提高出勤率之外，減少調度工作也就是降低艦上人力需求。從右舷艦島 前方到艦首的區域，總共設置十多個維修站，每個站區都有加油、自動掛彈機械、電源與檢修設備等等（因此艦上的加油站點全都集中在右舷的整備區域），因此一 個波次的所有飛機都可同時進入整備區進行作業（每個站點負責一架飛機）一起作業 。依照初期估計，福特級艦島前方的「進站區」可停放二十幾架飛機，維修站可同時為18架飛機進行作業。

此外，艦上的三具甲板彈藥升降機與一具多用途升降機(Utility Elevator)也都設置在整備區域，其中第一具彈藥升降機位於第一座飛機升降機之前，其餘兩具則縱列於右舷後兩座飛機升降機之間，至於多用途升降機則為於右舷延伸甲板最前端附近；此外，航空機的燃油補給設施也集中在這個位置。運作時， 剛完成任務著陸的飛機就能自力滑行到右舷的維修站進行加油掛彈與檢修作業，備便後再自行滑出並進入起飛等待區，整個過程都不需要拖車牽引，大幅加快作業周轉時間；而機庫中的艦載機則由右舷 的升降機直接送上右舷甲板完成加油掛彈作業，整備完畢後啟動引擎自行滑入起飛等待區，或由拖車移回停機坪。

如同前述，原本CVNX計畫時代，CVNX-2擁有新的艦體設計，飛行甲板面積擴大幅度較多，右舷設置了18個一體式維修站點；而付諸實現的福特級由於沿用尼米茲級的艦體設計，飛行甲板面積只比尼米茲級擴大4%。

艦島後移

為了在右舷艦島前方 騰出足夠的空間來設置單一整備補給區域，並增加起降調度時甲板可用的通道空間，福特級的艦島尺寸較尼米茲級縮小，並向艦尾方向移動數十公尺；也因此，福特 級取消了原本美國航空母艦在艦島後方的飛機升降機 。

過去美國航母執行降落回收作業時，都利用斜角甲板右側、前部兩座彈射器後方的空間進行調度（即航母甲板運轉調度最繁忙的「三角區域」），但艦島 設置在這個「三角區域」右側而造成妨礙，剛著艦的飛機被艦島結構堵在飛行甲板前段來不及消化，而艦島前方右舷的停機位空間不足，因此著艦的機隊最後只能佔 用右側至少一個彈射器的空間來暫停，整個降落作業結束後還需要花時間重新調整機位，將堵在前方甲板乃至於彈射器位置的飛機清空，才能繼續進行加油、掛彈、 升空等運轉作業。福特級將艦島後挪，等於盡量將艦島移到「三角區域」的末端，把對「三角區域」調度作業造成的妨礙降到最低，同時也在艦島前方騰出更多空間作為維修站點。

如同前述，原本CVNX 2將艦島設置在 右舷兩部升降機之前，也就是「三角區域」的右前側，如此具備較佳的操艦視野，缺點則是前移的艦島會在大部分飛行甲板上製造出較大的亂流，而且讓航空艦橋裡的航管人員需要「瞻前顧後」才能掌握整個飛行甲板的動態。而付諸實現的福特級將艦島後移 到後方兩部升降機之後，也就是「三角區域」的右後側，可把艦島對「三角區域」的干擾降至最低，而且讓航空艦橋向前就能綜觀整個飛行甲板的狀況。由於艦島後方位置只停放少量飛機（艦島後方區域通常用來停放各種甲板工程車），要移動到艦島前方的頻度不高，因此艦島旁邊不再成為飛機調度時的「塞車」區域。此外，把艦島設置在艦尾，也進一步減少艦島製造的氣流對飛行甲板的干擾 ，算是針對航空操作的進一步優化。

不過，後移的 艦島雖然使航空管制官易於掌握飛行甲板動態，但卻犧牲了操艦人員的前向視野（被前方右舷遮擋而出現大片死角），需要依靠攝影機等監視器材來彌補。 福特級的艦島結構經過匿蹤設計，地基面積比也尼米茲級的艦島減少約1/4；桅杆也直接整合於艦島結構上，避免佔用艦面甲板空間。 

福特號的航行艦橋 

福特號的數位化操舵席，使用兩個觸控平面顯示器。

福特號的飛航管制塔內部

升降機佈局

福特級全艦只配備三座飛機升降機（先前佛瑞斯塔級以來的美國超級航母都有四座升降機），其中兩座位於右舷（均在艦島前方），第三座位於左舷後段。相較於尼米茲級，福特級右舷第一部升降機（1號升降機）設置在更後方，相對遠離甲板前緣，在惡劣海象下比較不容易受到海浪沖刷（尼米茲級航母右舷最前的1號升降機在惡劣天候下，經常因為海浪沖擊而無法使用）。

 原本CVNX-2打算在右舷配備兩部面積擴大的飛機升降機，能讓兩架艦載機快速以自身動力斜向滑行進入（過去尼米茲級升降機尺寸較小，要停放兩架飛機需透過人力或牽引車仔細調整機位，否則空間就會不夠）， 加快了飛機升降以及整個甲板調度運作的速率，減少了升降作業造成的瓶頸；而如果使用牽引車調度，還能以緊密的方式一次將三架艦載機送到升降機上；至於左舷升降機面積維持與尼米茲級相同 （外緣長25.9m，與飛行甲板相連的短邊長21.35m，寬15.85m，這樣的幅度與尼米茲級的升降機完全相同），但外型從原本的不規則五邊形改為等腰梯形，能以更方便的方式停入兩架飛機，承載力也維持與尼米茲級相同的水平（約20萬磅）。

而落實到福特級的設計時，由於飛行甲板面積比CVNX-2縮小，三座升降機都只能使用CVNX-2的左舷升降機的型式，雖然這種梯形升降機能一定程度改善 飛機停入升降機的便利性，但就不能像原先設想的右舷擴大型升降機一樣，讓兩架飛機以自身動力快速進入。 福特級的斜角飛行甲板外側與彈射器後方 的尾焰折流板等處都比現有尼米茲級更為向外延伸，右舷艦島後方 以及左舷升降機後方的甲板也予以延長，使福特級的可用飛行甲板面積比美軍現役航母更大，增加停放飛機的空間 。

武器彈藥輸送

福特級的彈藥升降機沿用兩層設計，航空彈藥從水線以下的彈藥庫取出後，由下層升降機往上傳送至第二甲板；第二甲板在艦體右舷往外擴張的突出平台（sponson）位置，此處設有一個受到良好保護的「武器處理中繼站 」，此處有大面積的彈藥處理、存放區來專門處理彈藥，彈藥整備完成後就在此處由上層彈藥升降機和多用途升降機送上 位於右舷的飛機整備區。由於利用右舷邊緣往外擴張的空間進行武器組裝整備以及升降，可大幅減低傳輸彈藥對機庫、飛行甲板作業的干擾，也把彈藥整備作業佔用的餐廳面積降到最低（原本尼米茲級進行彈藥輸送作業時，需佔用650個餐廳座位，到福特級就只需要佔用32個） ，並且避免了將彈藥暫放在機庫裡的風險。此外，「武器處理中繼站」的位置也對應上方飛行甲板右側的飛機整備區，減少了彈藥送上甲板之後橫向輸送的時間。 以CVN-77為例，作業時航空彈藥的平均水平搬運距離約390英尺（118.87m），大約只有CVN-77（1225英尺，約373.38m）的1/3。由於艦內空間規劃的變更以及許多系統的輕量化與小型化， 福特級的機載彈藥儲存空間比尼米茲級高出70%。處理空間增加20%，但人力需求卻得以減少。

與尼米茲級相似， 福特級的艦載機彈藥庫設於水線以下連續數層甲板並居於艦體中央；武器從彈藥庫取出後，透過九個全新開發、作業速度與靈活度都比以往大幅提昇的「全向武器輸送 車」 （比尼米茲級減少2個）垂直貫通這些彈藥庫甲板的彈艙升降機處，將武器從彈藥庫所在的甲板往上送至03甲板的武器處理中繼站。福特級採用的彈藥升降機稱為先進 武器升降機（Advanced Weapons Elevator，AWE，見後文），艦上總共配置11個AWE武器升降機，其中7個是低層（lower-stage）升降機，連通船艦深處航空彈藥庫以及主甲板（武器處理中繼站位置）；另外4個是上層（upper-stage）升降機，連通主甲板與上層的飛行甲板（以往尼米茲級只有三個上層彈藥升降機）；四個上層升降機都會抵達右舷的飛機整備區，而不是船體中間飛行甲板。

引進新油彈整補動線並改善飛機運轉調度動線之後，福特級的艦載機操作效率可望大幅提高；依照美國海軍最初的估計，相較於尼米茲級，福特級每次加油掛彈的整 備時間可望由前者的2小時縮短到數十分鐘 。與CVN-77相較，福特級平均每日起降架次由前者的120（持續）/192（短期）架次提高到160（持續）/240（短期）架次；以飛機作戰半徑 200海里為基準，福特級開戰第一天的上半天可出動160個攻擊架次 （開戰首日可能達成出動300個攻擊架次），開戰前四天平均每日可出動270架次（必要時可增至每日330架次） ；以每日起飛180架次來計算，福特級艦上儲存的油料與物資約可支持10天。依照2011年12月美國國防部公布的選擇採購項目報告（SAR），福特級的 持續航空出勤架次是每日160架（門檻值）/220架（目標值），尖峰出勤率（四到六天短期高強度任務）出勤架次是每日270架（門檻值）/310架（目 標值），此時實際執行狀況是持續出勤率為每日172架次、尖峰出勤率為每日284架次。

福特級的飛行甲板配置在操作上，與現行美國 航母作業模式差異頗大──現役美國航母的飛行甲板配置都是沿襲自1960年代出道的小鷹級航母，隨後出現的企業號與尼米滋級航母也大致沿襲，因此 福特級的變革將對美軍航母上的飛行甲板業務人員造成訓練與銜接上的挑戰，飛行員的適應問題也不可輕忽。 而在後續的評估報告中，美國國防部認為福特級的起降架次估計過於樂觀，並未充分考量天候與視線不良情況、船體搖晃或部分系統受損失去作用；此外，由於艦上 諸多關於起降出擊架次的關鍵設備如電磁彈射器、先進飛機回收系統、武器升降機乃至通信系統等的研發測試進度都落後，可靠度達不到預期要求，因此估計服役前 期福特級將無法達到預定的出擊架次（不過仍高於現有的尼米茲級）。

原本在CVNX計畫中，CVNX-2打算引進透過使用「人力擴充技術」（Human Amplification Technology）的掛彈起重裝置，稱為艦載武器裝填機（Shipboard Weapons Loader，SWL）；此種新型掛彈裝置模仿人員手部的動作 ，使用人力放大（Human amplification）技術，結合獨立的動力單元、高扭矩電動制動器/馬達以及可變構型的ilonator輪架， 有九個運動自由度；只需一個人員操作，就能將重達3000磅的航空武器舉起、送至飛機 旁、對準飛機派龍架並將武器掛上，取代了過去每個9人編制掛彈班隊的工作。不過由於CVN-78的進度已經落後，SWL的發展計畫暫時遭到擱置，最快要等CVN-79才可能實現。

在CVNX計畫時代，CVNX-2預計配備艦上飛機追蹤系統 （Embarked Aircraft Tracking System，EATS），結合安裝在機庫、艦島等位置的多個攝影機，由一套具有機器視覺（machine vision）的整合影像處理軟體整合信息，可在日、夜間與不良天候下，即時（每秒更新60幅畫面）追蹤艦上每一架艦載機的位置機頭指向（追蹤定位精確度 達1.5英尺），為飛行甲板與機位調度工作提供高精確與即時的資訊，提高效率並使工作變得更加容易。而以往航空母艦使用的人工Ouiga Board甲板調度管理系統，在CVNX-2上也以數位化的版本取代。此外，CVNX-2還打算配備航空武器資訊管理系統（Avaition Weapon Information Management System，AWIMS），提供精確而即時的航空彈藥庫存管理、彈藥儲存分佈、彈藥搬運即時追蹤等功能，並與艦上的作戰任務規劃系統結合。 不過這些技術可能無法在前三艘福特級（CVN-78~80）上實現。

動力、機械系統、生活保障

 動力方面，鑑於電力系統在分配管理上十分便利，福特級引進整合電力系統（IPS）的概念，盡可能地以電力的系統取代原先航母上的蒸汽次系統，舉凡 電磁彈射器、回收系統、升降機、烹飪、熱水供應、洗衣、暖氣等，而各式偵測、作戰、指管通情設施不消說自然也是電力在驅動，因此福特級的動力系統必須提供遠高於現役航母的電力，並需配備更全面而完善的電力供應設施。 過去尼米茲級使用蒸餾水系統來提供全艦飲用水（淨水能力為400000GDP），而福特級則改用逆滲透系統（淨水能力為500000GDP）。

 反應器部分，早在1998年以前CVX計畫時期，長年負責美國海軍核子推進系統的貝蒂斯核子動力實驗室（Bettis Atomic Power Laboratory，位於賓夕法尼亞州，屬於聯邦政府）以及威斯汀豪斯（Westinghouse）就已經在合作研製準備用於新航母的A5W反應器 （W代表威斯汀豪斯）；依照長年來美國海軍研製核子反應器的程序，是由屬於聯邦政府、由民間貝泰（Bechtel）船舶動力公司經營的貝蒂斯核子動力實驗室、科諾斯核子動力實驗室（Knolls Atomic Power Laboratory）等兩個核子動力實驗室進行研製，然後由民間廠商（向來是威斯汀豪斯與通用電機(GE)）負責生產。然而在1999年，威斯汀豪斯 決定出售所有的核子反應器事業，因此威斯汀豪斯的艦載核子反應器部門在同年改由貝泰船舶動力接手， A5W反應器型號也改稱為A1B（B代表貝泰）；至於威斯汀豪斯其餘商用核反應器事業則由英國核燃料公司（BNFL）接手，在2006年又轉賣給日本東芝集團。在2005年，貝蒂斯核子動力實驗室獲得一份接續1999年合約的修正合約，展開A1B核子反應系統的設計發展工作。

相較於尼米茲級的A4W，A1B設計要上要求輸出功率提高25%，在使用壽期減少50%的操作人力與50%的維護需要，並要求將配套發電系統的發電能力提高到尼米茲 級的三倍，到大約190MW。相較於尼米茲級在1960年代設計的A4W反應器，A1B拜1990年代計算機模擬技術以及更豐富的核子反應系統經驗累積所 賜，能使用更先進的模擬方法來開發反應器運作模型，進而改進爐心設計讓爐心工作效率最佳化，包括減少熱點數量、改進組件的材料、工藝與結構等等（以往美國 海軍核子反應器如尼米茲級的A4W，由於模擬方式有限，考量到核子燃料運行時出現的過熱點，必須預留較多的安全餘裕，導致輸出的功率受限），使得A1B能 以更高的功率密度運作，並提高爐心壽命、減少核子廢料。比起A4W，A1B擁有更高的設計性能、更先進的爐心設計、更先進的計算機控制技術、使用更新穎的 制動裝置（控制棒驅動設備以固態電機取代A4W的傳統式液壓機構）、簡化機械結構（相較於A4W，管道、閥門、水泵的機械組件數量減少約50%）、改進的 周邊設備（蒸氣產生器與主冷卻泵等都重新設計）。

A1B的反應器控制棒是當代核子動力艦艇最大，其固態電機的控制棒驅動機構沿用先前維吉尼亞級 （Virginia class）核能攻擊潛艦的S9G壓水反應器的設計並等比例放大。A1B的蒸氣產生器採用新的流體設計，盡可能減少流體中雜質的集中與沈積，並透過添加腐 蝕抑制劑以及其他移除雜質的方法降低雜質造成的影響；透過改進材料以及新的預測、控制腐蝕的方法，大幅減低管道腐蝕的情況，可延長使用壽命以及降低壽期維 護成本。A1B的蒸氣產生器只使用不到200個閥門（約是A4W的一半），管道尺寸也簡化成只有8種。由於使用現代化的計算機顯控與電力控制技術，A1B反應器需要持續監控的 觀測點減少到20個，可降低操作的人力需求。依照計算，A1B透過改進可靠度與降低人力需求，動力相關部門人力需求減少50%，全壽期進塢維修的工作量減 少20%，平均入塢維修的間隔從尼米茲級的18個月大幅延長到40個月；現役尼米茲級服役週期約1/3是在船塢中為修，而福特級則可望降至1/4。由於機械結構簡潔許多，A1B尺寸比A4W小，據說反應器艙室長度比A4W減少30%。

外界雖 然有許多資料指出A1B的爐心使用壽命高達50年，使得福特級整個壽期生涯都不需要進行費時費錢的更換核燃料工程，但實際上美國海軍正式官方文件都沒有提 到這項需求；在2005年蘭德（RAND）公司提出的航空母艦核子反應器燃料棒更換週期研究報告中，仍在CVN-21預設的壽期維修週期表中安排一次更換 燃料棒與大修（RCOH）工程；依照蘭德這份報告，福特級福特級服役初期的更換爐心燃料工程間隔是22年，比同時期尼米茲級的23年還略短，不過透過改進 出勤調整等方式，有可能將福特級平均進行RCOH工程的週期提高為26或30年。

福特級配備兩 具A1B反應器，總輸出功率較尼米茲級增加25%以上，配備全新設計的13500V交流分區輸配電系統（ZEDS），由電腦化輸配電系統來確保合理的電力分配；艦上的整體供電能力高達20萬千瓦，幾乎是尼米滋級（6萬4000千瓦）的三倍，也比福特級設計階段的功率需求高一倍，不僅能充分供給EMALS、AARS以及雙波段雷達所需的高品質電力，也提供充分的電力餘欲因應服役期間的裝備升級；在服役初期，即便有電磁彈射器與先進阻攔裝置等嶄新的電力負載，福特級艦上的用電功率大概也只達到1/3，有充足的餘裕因應未來的高功率負載需求（如直接能量武器）。也由於充裕的電力， 福特級成為美國海軍第一種所有機房都設有冷氣空調的艦艇，能增加操作人員的舒適性，並降低機房內設備的維修保養需求 （福特級全艦空調製冷能力為9900噸，而CVN-77只有4800噸）。

最初 福特級甚至打算連推進系統也採用電力推進，亦即以反應爐發出的電力驅動由電動馬達帶動的推進器（例如可轉式囊莢推進器），然而由於足供10萬噸級艦艇使用的電力推進系統尚未發展成熟，因此前三艘 福特級仍將以蒸汽渦輪直接驅動四軸螺旋槳推進，作為推進的功率將達到104MW（約280000馬力），略高於尼米茲級。福特級使用四個直徑21英尺的五葉片螺旋槳推進器，直徑比尼米茲級航母的螺旋槳（22英尺）還低一些，每個螺旋槳額定至多能產生70000軸馬力；這樣的螺旋槳設計使得福特級雖然反應器輸出功率比尼米茲級大增，但實際航速不能提高多少。

福特級的餐廳與食物冷藏也經過改進，以增加操作的效率。尼米茲級設有五個廚房、11個餐廳以及單 一的食物冷藏儲存室，食勤人員需要步行相當長的距離才能將食物從冷藏室運至各個廚房。而 福特級只設有兩個廚房與7個餐廳，每個廚房都有一座獨立的貨運升降機直接通往下方的食物冷藏室；除了在取用食材烹飪之外，進行補給作業時，承載食物的拖盤也能 直接利用貨運升降機運抵冷藏室。尼米茲級進行補給作業時，需組織三百名人力來將食物從拖盤卸下，然後分批裝上輸送車運往冷藏室；而 福特級的設計就能大幅節省補給作業所需的人力與時間。但首艦福特號服役後，卻暴露出這些貨運升降機太為狹小，托盤搬運車跟插式堆高機無法直接進出，導致貨物進出電梯時必須靠人工搬運，效率不如預期（見後文）。

另外，考慮到美國海軍的女性人員數量日益成長，福特級的所有住艙的廁所都不再設置專給男性使用的小便斗， 只有個別隔間的傳統式廁所。這樣設計是為了免除安排女性人員住艙時的不便，然而部份船艦設計專家則認為 這樣做會降低效率（畢竟多數人員仍是男性）。對男性人員而言，使用便斗的速率比需要開關門的傳統廁所更快 ，而且小便斗比較省空間，安裝的數量多於傳統隔間廁所；此外，相較於便斗，男性小便時使用傳統式馬桶比較容易對不準。

不過，福特級上沒有小便斗的真正主因，是艦上使用了類似民航機的真空吸收式馬桶系統，而不是美國海軍船艦慣用的沖水馬桶系統；理論上，真空吸收馬桶與配套的污水處理系統重量較輕、更省水且較易維護，但日後實際上卻發現更容易堵塞，花費更多成本清理（見後文）。

電子裝備與自衛武器

福特級大量採用先進的偵測、電子戰系統以及C4I設備（包括CEC協同接戰能力），以符合美國海軍未來IT-21聯網作戰的要求，艦上的指揮管制中樞將是CommonC2System共同作戰指揮系統（又稱為整合作戰系統，Integrated Warfare System，IWS），能整合艦上一切指管通情與武器射控功能；艦上的防空自衛作戰系統是SSDS MK-2 Mod6C。艦上各型相位陣列雷達、 衛星通訊、資料傳輸鏈、電子戰系統與聯合精確進場暨降落系統的天線整合於艦橋結構內，或置於艦橋頂部的輕量化桅杆上 。艦上的作戰與指管通情系統將採用開放式的架構，大量使用民間商規組建，以利於服役生涯中的維護與升級作業；而艦上的整合通信系統則由Avaya公司提供。福特級的輕量化桅杆由複合材料製造，強度與鋼鐵相仿，但重量便顯著地降低。

在規劃階段，福特級最主要的偵測系統，是與DD-(X)松華特級陸攻驅逐艦相同的雙頻雷達系統(Dual Band Radar，DBR)，包括AN/SPY-3 I/J頻帶多功能雷達(Multi Fuction Radar，MFR)，以及AN/SPY-4 S長程廣域搜索雷達（Volume Search Radar，VSR），兩者都是最先進的數位波形控制主動相位陣列雷達。

首艦福特號裝用了完整的DBR雷達（包含MFR/VSR）；由 於松華特級陸攻驅逐艦的建造總數大幅減少（只建造二到三艘，而不是最初計畫的30艘），連帶使DBR的訂購數量大幅降低（事實上為了節省成本，美國海軍甚 至刪減松華特級的雷達配置，只裝備MFR而省略VSR），使得DBR的單位成本變得十分昂貴，用於航空母艦、兩棲艦上（只需要短程自衛防空系統）根本不划 算。因此，美國隨後又發展企業對空監視雷達（Enterprise Air Surveillance Radar，EASR），是一種成本與性能相對較低的S波段固態電子掃描雷達，用來取代現役的SPS-48、49對空搜索雷達。

原本美國海軍希望在福特級三號艦企業號（USS Enterprise CVN-80）以及LHA-8兩棲突擊艦上開始引進EASR；在2014年3月19日，美國海軍又宣布將提前在福特級航空母艦的二號艦甘迺迪號（USS John F. Kennedy CVN-79）上引進EASR雷達，估計可以節省1.2億美元。裝備於甘迺迪號、企業號的EASR雷達型號是AN/SPY-6(V)3，採用三面固定式相位陣列天線。

在2013年1月26日，福特號完成了艦島的安裝工作。

福特號的艦島，攝於2016年底。注意艦島上及AN/SPY-4廣區域相位陣列雷達

以及頂部AN/SPY-3 X波段相位陣列雷達的天線座。

從後方俯瞰福特號的艦島。

以往美國航母的艦島都擁有兩層艦橋，上層（09甲板）是艦長 使用的操艦/導航艦橋，下層（08甲板）航母戰鬥群指揮官使用的旗艦艦橋；而福特級的艦島僅設置一層寬廣的導航艦橋（在08甲板），並在主艦橋靠近艦島左側的上方與下方，各設置一層小型艦橋，上方應為艦載機管制室，下方則用於監視飛行甲板運作。 由於現代航母作戰指揮系統的發展，艦隊司令通常會在船艦內部的旗艦指揮中心（TFCC）執行指揮作業，因此福特級省略了一層旗艦艦橋。福特級的艦島基座尺寸為60X30英尺（18.29 X 9.14m），比尼米茲級的艦橋縮短1/4，而且由於設置在更靠近飛行甲板末端的位置，對艦上飛行甲板調度操作的干擾降至最低。由於底座面積較小，且上面設置了DBR雙波段雷達的陣面，福特級的艦橋高度比尼米茲級增加約6.1m（20英尺）。

自衛武裝方面， 根據模型的照片，第一批福特級的防衛武器包括MK-15 Block 1B方陣近迫武器系統、RAM公羊短程防空飛彈發射器、MK-29海麻雀防空飛彈發射器（照明射控工作由SPY-3相位陣列雷達負責）等，安裝於兩舷和艦尾外側的平台上 ；此外根據想像圖，福特級還打算艦尾左側的舷外平台上安裝MK-41垂直發射器，裝填海麻雀ESSM短程防空飛彈，不過實際情況仍有待最後確認。未來福特級的武器系統可能會朝向電磁砲甚至直接能量的雷射砲的方向發展，而 福特級艦上極高的「電力化」程度將為這類高能武器的發展提供良好的先決條件。

JPALS/MAGIC CARPET輔助降落技術

福特級配備美國新開發的聯合精確進場著陸系統（Joint Precision Approach and Land System，JPALS），此系統捨棄過去美國航空母艦由雷達捕捉進場飛機位置來引導降落的作法，改用GPS全球定位接收器來得到船艦與飛機的位置，進 而自動計算出飛機的降落航道。JPALS系統有兩個部分，其中1A安裝在船艦上（航空母艦、兩棲登陸艦等），而1B則安裝於艦載機上。在JPALS系統之 中，航空母艦裝有四具GPS全球定位接收器，系統自動將其中接收品質最好的兩具GPS所回傳的航空母艦位置資料，透過加密UHF資料鏈傳送到降落中的艦載 機上，艦載機的系統 據此再結合飛機本身的GPS定位回報，計算最佳的降落航道；而配合機上的自動駕駛儀，就能執行Mode 1全自動降落；除了大幅簡化有人艦載機的降落之外，對於日後將逐漸普及的無人機（如X-47），就勢必要透過JPALS來控制作業。JPALS的精確度與 自動化程度都遠高於先前的雷達導引降落系統，以往美國 航母進場落地管制人員需要透過27個步驟來鎖定並引導艦載機降落，而JPALS就可以省略這些步驟。JPALS的研發工作始於2008年；在2012年，JPALS首先安裝在最後一艘尼米茲級航空母艦喬治.布希號（USS George HW Bush CVN-77），在2013年5月到8月進行測試，原計畫以模擬E-2/C-2的空中霸王（King Air）飛機、F/A-18C戰鬥機、MH-60S反潛直昇機進行120架次進場以及20架次降落測試，同時也進行陸地測試，不過受到美國預算封存的影響，測試工作觸發了Nunn- McCurdy修正法案調查，在預定所有項目完成之前就暫時停止。JPALS的機載系統從2016年開始安裝 ，首先裝備於MH-60直昇機上。在2021年5月4日，美國海軍 從2016年起，JPALS開始在美國海軍兩棲攻擊艦（LHA/LHD）上支持F-35B戰鬥機的起降操作。在2020年12月，JPALS安裝在尼米茲級航空母艦卡爾.文森號（USS Carl Vinson CVN-70）進行各項認證與測試作業；所有作業完成後，美國海軍在2021年5月4日宣布JPALS達成初始作戰能力（IOC），能對各機種（包括F-35C戰鬥機以及MQ-25A Stingray無人加油機等）全天候精準導航與降落支援。

除了可全自動降落的JPALS之外，美國海軍的航母輔助降落技 術還包括「用於航母精確進場和降落的海上增強引導與整合控制技術」（Maritime Augmented Guidance with Integrated Controls for Carrier Approach and Recovery Precision Enabling Technologies，MAGIC CARPET，取其縮寫稱為「魔毯」），結合航空母艦現有的進場管制探測系統以及艦載機的數位化導航/飛控系統，在降落前的最後進場階段進行大量的自動運 算，根據飛機與航空母艦雙方的動態，自動修正飛機姿態、航向，使飛行員能更簡單、直接地控制降落時的路徑，而不用再分神調整飛機本身的滾轉、航向、俯仰、 增減推力、預測飛機與船艦航線交會等細節問題，並且會自動控制飛機姿態來抵銷外在橫風的影響。傳統的艦載機降落作業之下，飛行員必須全神貫注瞄準降落航 道，控制飛機降落的攻角、速度，並考慮到航空母艦的速度以及當時周遭的風力，確保飛機以正確的姿態和速率著艦，且艦尾捕捉鉤能抓住艦上第三或第四道攔截 索；然而實際上常有犯錯的可能，導致進場信號指揮官（Landing Signal Officer，LSO）必須下令飛行員重飛；而在「魔毯」的協助下，飛行員只要掌握航空母艦的移動速度，然後設定「魔毯」系統進入Delta降落模式 （delta path mode），設定降落區域，然後「魔毯」就能接掌接下來進場降落過程中的大部分調整工作，維持著仰角3度的標準下降航道，將飛機降落在航空母艦上。「魔 毯」並不像JPALS般具備全自動降落能力，但能大幅減輕艦載機飛行員在艦載機進場降落時的工作負荷，減少犯錯率。

「魔毯」由美國海軍行倥系統司令部（Naval Air Systems Command）以及美國海軍研究辦公室（Office of Naval Research，ONR）一同負責開發，在2015年首先安裝在老布希號（USS George H.W. Bush，CVN-77）航空母艦上進行測試，並在2016年6月23至37日在尼米茲級的華盛頓號（USS George Washington，CVN-73）完成最後的飛行測試，並在2016年秋季發佈階段性軟體版本（interim software version）。

在過去，航空母艦飛行員在平均18秒的降落著艦過程中，需要對飛機進行200到300個修正動作，才能讓飛機沿著輔助降落系統上的燈號指示順利降落；而在 華盛頓號的實際測試中，飛行員第一次使用「魔毯」著艦時，平均只須要20個左右的修正動作，上手之後進一步將修正動作降至10個以下。依照美國海軍的統 計，2015年的美國海軍艦載機降落航母操作中（包含有經驗與首次執行降落的新進飛行員），66%降落架次的著陸點與目標（第二與第三道攔截索之間）差距 約前/後40英尺；而在使用魔毯之後，66%的降落架次的著陸點可在目標前/後的18英尺以內，整體的降落穩定性大幅提高。

「魔毯」可有效減少飛行員的工作負荷，進而降低潛在的飛行員、飛機折損率；飛行員在完成作戰任務返航時已精疲力盡，如果還需要耗費大量精力進行降落，不僅 可能增加需要重飛的次數、延誤整個機隊降落或者迫使航母要派遣更多加油機升空支援油料耗盡的返航機，過程中一旦發生意外不僅造成人員傷亡與裝備損失，若是 嚴重的意外更可能讓整個航空母艦的甲板失去降落能力。而有了「魔毯」之類的輔助技術之後，飛行員降落可以更輕鬆，整個機隊回收作業也因為降落成功率的提高 而縮短，對於航空機起降調度作業、油耗都會帶來正面影響。著艦難度降低之後，飛行員的訓練作業可以花更多時間在作戰任務本身，而不是降落訓練。而降落的品 質提升之後，也能減少飛機與裝備的損耗（更多的重飛與不良降落都會增加機械損耗），減輕了地勤維護的工作量與花費。

（1）  （2）  （3）

（註）1998年GAO核子動力與常規動力航空母艦校費比分析報告