EMALS電磁彈射系統

與現役美軍航母相同，福特級同樣擁有四具彈射器，兩具位於艦 艏，另外兩具位於斜角甲板；只不過一向被美國航空母艦採用的蒸汽彈射器， 在福特級上將被新研發的電磁彈射器（Electromagnetic Aircraft Launch System，EMALS）取代 。

傳統蒸汽彈射器是將由反應爐製造的大量高壓蒸汽儲存於汽缸中，使用時用蒸汽推動牽引飛機的彈射梭，以270km的時速將飛機彈射升空；蒸汽輸送時會多少有損耗，儲存高壓蒸汽的汽缸或者輸送蒸汽的管線亦需頗大的空間，高壓彈射系統中的活塞、管路與筏門等零件承受的損耗也十分驚人。現有C-13 -2彈射器最常出現故障的部位是調節蒸汽壓力的活門以及儲存蒸汽的汽缸（兩者都需要定期的預防性保養），此外彈射軌與牽引飛機鼻輪的梭車因高溫摩擦而失火 的情況也時有所聞。 由於蒸汽彈射器是在瞬間施放高壓蒸汽來推動活塞，因此一架飛機會在很短時間內承受很大的力量＊約約1842kN的）；彈射器的蒸氣排放閥一旦打，就再也不能控制力道，這種純機械的輸出方式會在一開始很快達到最高出力峰值，意味著飛機的受力 很不平均，對於機體或飛行員的生理都構成很大的負荷。由於彈射期間的力道，大部分的艦載機壽命會比同級的陸地戰機更短，並對艦載機飛行員的健康造成長遠隱患（美國海軍也對艦載機與飛行員的彈射起飛次數進行了限制）。而當航空母艦開始要引進無人飛行載具（UAV）時， 一般為了追求長滯空時間而結構輕巧的遠程UAV，結構強度根本禁不起這樣的彈射。

以尼米茲級的C-13-2蒸汽彈射器為例，雖然彈射時最大加速度高達 6G，但整個彈射過程的平均加速度僅2G，彈射行程後段就到了強弩之末，對於增加飛機速度並無太多幫助（蒸氣彈射形成後段的加速能力還不如飛機自己的發動機）。此外，受限於相關機械結構的物理限制，蒸汽彈射器的彈射能力將存在著難以超越的瓶頸，例如C-13-2最大約能提供 100MJ的 彈射能量，這算是目前蒸汽彈射器的極限。 蒸氣彈射器的能量運用效率也不高，大約只有4~6%，而且從冷開機到能夠工作需要24小時的預熱時間。操作蒸氣彈射器的人力需求與維修工作都不低，尼米茲級C-13-1彈射器每次大修間隔約687次彈 射，全壽命約2200次彈射；每部彈射器使用20至20次必須進行一次人員目視檢查，每彈射80次需進行一次檢修，每彈射180~200次需要進行一次中 等程度檢修；操作C-13彈射器時，需要58人同時工作，艦上與彈射器相關的編制人員超過200名，相關服務人員總計500人之多，而彈射器全壽期支出佔 航母總費用的1.075%。

EMALS技術簡述

因此，美國海軍為福特級研發彈射器時，便不再走蒸汽彈射器的道路，而改發展革命性的EMALS。電磁彈射器的原理則是載流導線在磁場中受力，利用磁通量巨 大的瞬間變化而產生的感應電磁斥力，將飛機彈射升空 。電動馬達的基本原理是在定子（stator）上通以方向不斷改變的電流，利用電流改變造成的磁通量變化而產生磁場，進而使帶有磁性的「轉子」受力而產生 運動。傳統馬達的定子採用環狀排列，使得轉子產生原地旋轉運動；而電磁彈射器則採用兩側式線性感應馬達 （Double Sided Linear Induction Motor），定子分為兩側直線排列，充當彈射器的軌道，而轉子則在兩排定子之間進行直線運動，轉子上頭便連接了用於牽引飛機鼻輪的梭車 （shuttle）。 在1980年代，美國航空太空總署（NASA）曾嘗試研發一種用來彈射火箭的電磁加速器，其直線軌道長700m、仰角30度、口徑500cm，發射軌道共 有12級，每級3000個電磁線圈，能將2噸重的籌載物加速到4000~5000m/s，推送到200km以上的高度，每次發射的單位成本只有火箭的 1/2000。當時NASA希望用這個系統發射小型衛星，或者當時規劃中的大型太空站提供更低成本的物資運輸方式。在早期概念性研究階段，NASA發展了 一系列解決瞬間供應大量能源的技術，這些都成為日後美國海軍開發電磁彈射系統的基礎。

整套EMALS系統包含電力儲存系統（Energy Storage System）、動力適應系統（Power Conditioning System）與發射控制系統（Power Conditioning System）等部分；而彈射器本身則由線性感應馬達（Linear Induction Motor，LIM）、飛輪式交流發電機和高功率數位循環變頻器構成。

EMALS使用 長度300呎以上（95.36m）、功率90MW的線性同步感應馬達來進行 ，而線性感應馬達的末段另有一段長約7.6m的緩衝區（因此整個電磁彈射器軌道長度約103m），在此區域通上反相的電流，製造相反的電磁場，就能讓高速前進的滑車減速並停下來，並自動恢復到起始位置。每個馬達擁有四條各自獨立提供磁場的定子陣列，每兩條定子為一組，每組各負責一個轉子 ；轉子的滑動組件由固定的高磁永磁體構成，而定子被設計成電磁，採用類似馬鞍的形狀，兩條定子一左一右滑動組件包圍，而兩定子之間留下的縫隙寬度與原本蒸汽彈射器相同，均為35.6cm。每組兩條的定子由298個模組構成，每個模組寬64cm，高68.6cm，厚度7.6cm，每個模組上有24個槽，每個槽用3相6線圈重疊纏繞而成，如此每一個模組就有8個極，磁極間距約8cm；每個槽之間以高絕緣的G10材料製造，並以環氧樹脂澆鑄，粘接成一個無縫隙的整體模組。每 個定子模組都透過數位化控制的組件來感應轉子滑車上的磁強度信號；當滑車接近時，該處的定子模組就自動被充電，滑車離開後斷開，如此每次彈射時就不需要對 整條定子路徑上的線圈充電，能大大節省能源。每一個定子模組設計的電力運用效率為70%，其電阻為0.67毫歐姆，每次彈射中消耗在定子上的能量有 13.3MW；在這樣的功率下，而銅線圈的溫度會被迅速加熱到攝氏118.2度，如果加上環境溫度影響，溫度可能會高達155度，將超過轉子滑車永磁體的 極限 退磁溫度，因此需要外部強制冷卻措施；而目前EMLS採用的設計是在每個定子模組之間裝設鋁製散熱板，板上佈滿細小的不鏽管道，管道內有WEG混和冷卻 液，由冷卻泵強制驅動循環（輸送量約每分鐘151公升），能在彈射器每次彈射之間的45秒之內，將線圈溫度從設施155度降低到75度 （先前在50%規模電磁彈射器縮尺模型運作顯示，前述設計可以保證在45秒循環時間內，將銅芯溫度穩定在攝氏84度，冷卻板表面溫度降至攝氏61度）。在彈射重量較輕的飛機時，彈射器由兩組定子陣列輪流出力，在彈射較重的飛機（如預警機）時則由兩組陣列並用，以提供更強大的推力。在彈射過程中，每一塊定子模組只承受2.7kg/平方公分的應力。至於轉 子組件則由190塊環形的第三代超級稀土釹鐵硼永磁體構成，每一塊永磁體之間的骨架和散熱器管路由鈦合金製造，轉子中心設有強力散熱器；轉子和定子間保持 均勻的6.35cm間隙，彈射運作時彼此之間不發生摩擦，而滑車和定子軌道之間則設有滑輪來維持距離，但也僅在關機時才會接觸。由於轉子/滑車組件上沒有 需要使用電的裝置，也不需要摩擦，所以結構簡單，所需的後勤檢修工作量極少。

在進行彈射時，EMALS需要在短時間內做高功率的輸出，因此設置了高效率的能量儲存飛輪（Flywheel Energy Storage，FES）交流發電機。 此種飛輪係由一個馬達帶動一個大尺寸飛輪 作為轉子，平時由艦上提供電力給馬達來轉動飛輪，並維持在每分鐘6400轉的速率，可儲存121MW的能量，廚能密度比C-13-2蒸汽彈射器的蒸汽罐高 出不止一倍；當進行彈射作業而需要瞬間輸出時，便釋放飛輪儲存的轉動動能來轉換成電能（此時馬達便轉換角色，成為由飛輪帶動的發電機），在2至3秒內的瞬間輸出彈射飛機所需能量（約81.6MW）。 每次彈射消耗的能量約4.84MJ，大約是飛輪儲備能量（約121MJ）的22.5%，使飛輪的轉速從6400轉/分降到5200轉/分左右；而在彈射作業完成後，艦上便再輸入電力至飛輪，使其轉速回復到6400轉/分， 恢復過程需要45秒，也就是EMALS兩次彈射之間的充電週期。每 套飛輪發電機的總重量約8.7噸，如果不計入外殼、安全設施等硬體，則飛輪系統本身重量只有6.9噸。飛輪產生的電力為6相，輸出為 2133~1735Hz的變頻交流電，最大輸出電壓1700V，峰值電流高達6400安培，輸出的匹配負載為81.6MW。飛輪發電機的飛輪轉子部分，每 個飛輪直徑22英尺（6.7m），重約5177kg，使用鎳鉻鐵的鑄件經熱處理而製造而成；此外，以具有高彈性的鎳鎘鈦合金箍固定住兩對釹鐵硼永磁體。飛輪結構使用磁浮軸承，並在真空中運轉，能將機械與空氣摩擦損耗降至最低。至 於飛輪發電機作為電力傳導的定子則有兩個， 每個長度為12英尺（3.66m），分別設置在飛輪轉子的兩側，每一個定子由280個線圈繞組的放射性槽構成，每個槽之間是支撐結構和液體冷卻板。飛輪發 電機的工作效率是89.3%，平均每一次彈射約有127KW的能量以熱量形式消耗掉；由於飛輪發電機定子線圈的電阻僅有8.6毫歐姆，127KW的功率消 耗會迅速將定子線圈加溫到攝氏數百度，因此這些定子也使用強制冷卻循環措施，冷卻板布置在定子的外側，由安裝不鏽鋼管的鑄鋁板構成，內部充滿WEG混和冷 卻液體，由每分鐘151公升的泵浦驅動冷卻液進行強制散熱；在50m長EMALS的模型測試得知，這樣的冷卻設計能確保每次彈射之間的45秒循環之內，將 線圈銅芯溫度維持在攝氏84度以內，而冷卻板表面溫度維持在攝氏61度。

 福特級設有四組EMALS彈射器，每兩組彈射器由一組集中管理的FES飛輪交流發電系統供電，每個發電機組由4具FES飛輪構成， 飛輪設置於飛行甲板下方。每個四FES飛輪機組中，即便任一個飛輪失效，光靠另外三部飛輪運作，也能正常進行彈射；由於兩套飛輪發電系統能實施動力交聯而互相支援，全艦八個飛輪FES，即便五個失效，仍能繼續維持彈射作業。 由於持續高速旋轉的飛輪會產生轉動力矩，作用有如大型的陀螺儀般，難免會造成偏航的力矩，並使船艦必須花費更大力量才能轉向 ，因此每組飛輪以兩兩成對的方式安裝在同一個基座上，透過旋轉方向相反的飛輪來抵銷彼此的旋轉力矩。 

EMALS各組件中，最關鍵、技術難度最大的部分是高功率數位循環變頻器，其基本概念是透過串聯或者並聯多路橋式電路來進行功率輸出的累加和控制，不使用傳統的機械開關；串聯電容器以及電流分享電抗器，進而實現完全數位化的電能源變頻管理輸出，完全沒有無機械接觸造成的弧形電場。 循環變頻器需要將4具交流發電機的24相輸入電能準確地輸入到正確的電磁彈射器各模組的接口，並且精確管理控制298個線性電機的通電定子模組，在包含轉 子滑動組件的縮車來到該定子模組前的0.35秒內讓模組的電磁體充電，並在滑組經過後0.2秒之內停止送電並將電能輸送到下一個定子模組。此外，循環變頻 器工作時間雖然不長（每次彈射僅需工作10至15秒），但熱消耗非常大，一組循環變頻器需要528KW的冷卻功率；因此，使用去離子水外部冷卻迴路進行冷 卻，流量高達每分鐘1363公升，注入的冷卻液體溫度保持在攝氏35度時，可確保循環變頻系統溫度低於攝氏84度。數位循環變頻器每一相的輸出能力為 0~1520伏，峰值電流6400安培，可變化頻率為0~4644 Hz。

EMALS的優勢與技術挑戰 

由於不需要使用高溫高壓的蒸汽，EMALS省去了相關的高壓蒸汽管路、汽缸、活塞、筏門等危險、笨重的設施 ，維修人員不必再度受困於如迷宮般的複雜蒸汽管道，也不必面臨蒸汽外洩、潤滑油飛濺等傳統彈射器的機械問題。

EMALS原理上不需要任何高壓蒸汽或易燃、易爆的機械部件，因此先天上就杜絕了如爆炸之類的重大災情（英美等國在1950年代開發蒸氣彈射器時，就曾發生過蒸氣鍋爐爆炸等意外，甚至曾釀成重大傷亡）。而EMALS的定子、轉子之間除了系統關閉 時，兩者沒有機會接觸在一起，而FES飛輪也由於採用磁浮軸承而沒什麼損耗，因此整套系統產生機械磨損的機會極低，不需要太多預防性維護工作，故整體維持 成本與工作需求大幅降低。EMALS的主要部件都是電機、電子系統，從冷開機到備便工作只需要15分鐘，而不像蒸氣彈射系統需要耗費一整天來預熱。

如同前述，EMALS在彈射過程中，能即時控制輸出至定子模組的功率強度，定子模組上也設有感測器，能隨時監控彈射機的移動速率；在這種控制-回饋機制 下，EMALS便能根據飛機的實際速度來調整輸出功率，能均衡地分配彈射過程中的施力 ；而以往蒸氣彈射器屬於開循環系統（open loop system），沒有回饋控制，一旦打開蒸氣閥放出蒸氣就無法再對系統進行控制，不僅初期的輸出峰值較大，產生的牽引力經常發生較大的瞬間變化（transient），容易對飛機結構甚至飛行員造成傷害。此外，EMALS也能根據不同機種的特性（重量、發動機推力、升力係數等），選擇適當的彈射速度。整個加速過程之中，EMALS的平均加速度2.5G，但峰值加速度只比平均加速度高不到5%，理論上還不到3G，比起C-13-2蒸汽彈射器的6G大幅 降低，能有效地降低彈射時機體的受力，估計能使飛機的壽命提高31%，此外也能避免過大的G值對飛行員的傷害；如果再搭配能減緩應力衝擊的電力阻攔索，就能使艦載機的結構強化需求相對降低，有可能部份減輕艦載機的重量，提高性能並降低設計難度。此外，依照估計，當平均加速度相同時， 負載均勻的電磁彈射器能比蒸汽彈射擊讓飛機多載重8~15%。

EMALS另一個明顯優於蒸汽彈射器之處，在於很寬廣的能量調節範圍。對於機械性的蒸汽彈射器，只能仰賴調整速率閥來控制蒸汽流量，其調節性能最多只能達 到1：6左右；而對於依靠電力管理來控制功率的EMALS而言，功率控制就輕而易舉，成熟的大功率民用變電系統都可以輕易做到1：100以內的變化，因此EMALS的艦載機重量適應範圍比蒸氣彈射廣泛得多，可以彈射更重或更輕的航空機。美國 海軍在21世紀初期可能會開始大量使用艦載無人機，其重量不一，蒸汽彈射器就很難適應這類需求。

依照計畫，EMALS最大彈射能量比C-13增加29%（EMALS為122MJ，C-13為95MJ），能量利用效率極高（EMALS高達60~70%，蒸氣彈射器只有4~6%），加速過程更平均（EMALS平均加速度2.5G，最大加速度不到3G），適合彈射的飛機重量範圍更廣（C-13適合彈射的飛機重量在20~35噸之間，EMALS則是200kg到45噸），理論上整體系統的重量比C-13-2蒸汽彈射器減少一半，體積比C-13蒸汽彈射器減少61.4%（C-13系統體積為1100立方公尺，EMALS只有425立方公尺），佔用的機庫甲板面積減為1/3，維護人員比蒸汽彈射系統減少30%，平均故障重大間隔（MTBF）提高三倍以上（C-13為405小時，EMALS的指標則大幅提高到1300小時），妥善率提高30%，壽命週期的維護成本也降低20%。對於航空母艦設計而言， EMALS較小的體積重量能有效減輕船艦重心位置的問題，並增加機庫容積以及其他可用空間，且理論上能使每日飛機出勤率提高25%。

在操作上，相較於尼米茲级的C13蒸汽彈射器，EMALS彈射速度更快、人力需求更低，運作也更精準。操作傳統蒸汽彈射器時，艦員需要知道每架飛機確切重量、甲板上的風速，查表找到對應的蒸氣彈射參數數值，據此調整一個液壓驅動閥門來控制所用蒸汽量，以控制彈射力度；為了達成這件工作，航空設備部門需要不斷協調多個中心、多台彈射器和多名人員，轉動多個閥門，保證彈射沏設置在正確的蒸汽值，並需要不斷考慮蒸氣壓力、溫度、壓強等等一切參數。而對EMALS而言，這些流程都已經透過計算機與傳感器網路自動化，只需要輸入飛機起飛所需的末端速度與飛機種類，電腦就會根據傳感器接收到的各種信息（包括風向、飛機重量與速度等）實時反餽，調整電磁彈射器彈射的速率；只要保證EMALS工作期間的電力供應，系統就能自動完成所有工作而不需人力介入。因此，以往蒸汽彈射器工作時，甲板下需要16名人員進行各項監控工作，換成EMALS後只需要1、2個人通過閉路電視監控即可。依照2019年年底美國海軍透露的福特號航空母艦實際測試EMALS的信息，數百次彈射作業中，飛機實際末端速度與最初輸入值的誤差都控制在0.1節以內。 

當然，任何革命性的新科技領域開創，都難免遇到技術瓶頸、進度落後與預算超支等問題，EMALS也不例外。 在早期階段，電磁彈射器縮尺概念模型的能量運用效率不足，長度18m的線性電機模型的工作效率僅58%，而長度50m的1/2縮尺模型工作效率也只有 63.2%，達不到原訂希望的70%；除了增加功率需求之外，也會產生過多熱量，超出原有冷卻裝置的負荷能力。而對於轉組滑動組件的永磁體而言，永磁體對 溫度比較敏感，有一個退磁臨界溫度（通常在攝氏100~200度之間），然而航空母艦卻是個經常面臨火災風險的場所，如何保證永磁體的磁強度不受太大影 響，是一個潛在的問題。 在機電方面，電磁彈射器的動子依靠強大的脈衝電流加速，加速性能與電流強度有關；在這樣高脈衝電流和強載荷運動過程中，彈射器的電器元件可能出現瞬間過載 與損壞，然而，電氣裝備故障產生的問題通常難以快速定位，也不容易通過事前監控檢查來發現。理論上，電磁彈射器內電器組件故障的徵兆並不明顯，可能的故障 點多，標定故障部位的難度大，主要靠電磁彈射系統自身的可靠性和監控措施，來保證整個系統可靠性。此外，電磁彈射器的軌道和滑動組件的間隙間存在很多縫 隙，鹽分和水蒸汽很容易由縫隙進入軌道內壁，形成腐蝕點或積鹽，不僅對彈射器軌道或滑動組件產生腐蝕損害（導電性良好的材料通常抗腐蝕性較差），也會影響 電磁彈射器的電氣系統的工作。運作時，電磁彈射器會產生強大的電磁場， 除了很可能對現代艦載機上複雜的電子設備以及船艦的電子設備造成干擾之外，也會提高航母輻射的電磁跡訊而使之更容易被敵方標定，因此相關單位也重視 EMALS的電磁屏蔽設計；由於線性馬達定子是開槽形設計（中間是轉子/滑車的軌道），外洩的磁場很強，因此通用原子設計了相當復雜的磁 場封閉條，理論上在飛行甲板上方15cm的高度就能將磁場強度降低到正常環境的水平。

蒸氣彈射器有大量的機械、液壓、氣動組件，日常維護工作主要是對蒸氣管道、活塞汽缸等機械裝置的檢修，包括大量的拆裝與潤滑等工作，多為知識含量較低、勞力密集的「粗活」與「髒活」，而且人員必須在油膩、骯髒、充斥高揮發性有害氣體的環境下工作。而EMALS是電機、電子、信息管理系統的組合，系統由軟體管理控制、電子驅動且包含許多自動感測器，全系統由大量電子設備機櫃與裝備組成，需要更高的專業知識技術（包括電機、電腦程序等）才能操作維護，包括以更多現代化數位監測工具來管控，各項電子裝備平時就需要按照排程定期檢查；相關人員需有更多領域內的專業訓練，才能有效地監控系統的運作，並在系統發生異常時迅速識別故障原因與部位並採取對應措施，此外還要學會對EMALS設置合理的參數與工作程序。EMALS下甲板各種機櫃、電器設備部位通風良好，幾乎沒有油膩或揮發性氣體，維修人員工作環境比蒸汽彈射器好得多。

整體而言，EMALS的日常維護比蒸汽彈射器更為容易且迅速，因為EMALS的自測系統能立刻精確指出絕大多數的故障部位，而不像蒸汽彈射器的機械與管道只能靠人工慢慢排查；此外，相較於傳統蒸汽彈射器，電子化的EMALS部件也多為「隨插即用」，確認故障部位後，只需要更換失效部件就能立刻繼續工作。

EMALS的運作也需要大量電力，依照美軍的資料，EMALS總功率是300MW級，而先前尼米茲級航空母艦的主發電機組總功率也才不過32MW級（四部8MW級蒸氣渦輪發電機組）。

EMALS研製過程

早在1992年，美國海軍就與以生產超高速電磁驅動系統（如摩天大樓用電梯）聞名的卡曼電磁系統公司簽訂合約，為CVN-21進行電磁彈射器先期概念性計 畫，並在1998年完成縮小比例原型。卡曼電磁系統並沒有使用超導體技術，而是使用可靠性高、技術成熟的高強度永磁和傳統的銅繞組電磁技術，在系統耗能、 體積與成本風險上取得較佳的平衡。先期研發作業完成後，美國海軍在1999年分別與諾格集團通用集團簽約，進行電磁彈射器的先期工程開發工作，雙方合約各 為6177萬美元；在這個合約中，美國海軍提出38項具體的技術建議、7項競爭性報價和2項突破激勵性條款。在2003年，諾格集團完成了一部長50m的 縮尺寸（1/2）原型。在規劃中，美國海軍對彈射用的線性電機技術指標要求包括：最大彈射能量122MJ，起飛速度28~103m/s，最大牽引力道和平 均牽引力道的比例只有1：1.07，起飛循環（每次彈射間隔）45秒，整個線性電機重量控制在225噸，體積控制在425立方公尺，供電需求 6350KW。

在2003年，美國海軍與通用原子（General Atomics）公司簽署EMALS的發展合約，由該公司成為主承包商；在2004年4月2日，通用原子獲得EMALS的系統發展與演示（System Development and Demonstration，SDD）合約，建造全尺寸的艦載EMALS原型並進行測試，價值1.45億美元；隨後，又簽署價值2050萬美元的合約來建造EMALS陸地測試的支持設施。通用原子是EMALS與AARS的主承包商，而英國QinetiQ北美分部則是軟硬體的重要次供應商。

然而到了2006年3月，已經有跡象顯示EMALS有設計問題；通用原子在先前EMALS的固定價款加激勵（cost-plus-award-fee）合約上，增加了價值600萬美元不得逾越（not-to-exceed）的合約修訂，顯示EMALS需要進行大量非計畫的額外工程。相關的提案變中，有一項關於中央甲板展示（Center Deck Display），還有一項是針對彈射控制系統馬達控制器（Launch Control System Motor Controller）進行修改。

到了2007年，EMALS面臨的問題越來越明顯的問題，已經可能讓計畫面臨終止。在2007年1月底，美國海軍相關單位表示每部EMALS的全系統重量（含飛輪等結構）將達到630噸，比原訂設計的530噸超重100噸，四具彈射器合計將超重400噸（雖然如此，還是比以往蒸氣彈射器輕12%）。 為此，通用原子提出了修改EMALS設計以減輕重量的方案，但這需要相當幅度地修改系統，可能導致預算超支與進度落後。最後，EMALS採取的減重方案是縮減附屬設備的數量；原本四部彈射器都有專屬的電機設備（如飛輪電池等），各自獨立， 但為了節省體積重量而改成讓四部彈射器共用。此外， 此外，電磁彈射器的儲能裝置最初也遇到過問題，起初儲能部件以鋼製夾片(clips)，結果引起弧形電場；後來儲能裝置經過重新設計，採用較為傳統的塑料 夾片，才解決這個問題。除此之外，當時 美國海軍認為EMALS其餘項目大致表現良好。在2007年11月28日，通用原子的EMALS通過關鍵設計審查（Critical Design Review，CDR），展示了系統可行性。

依照2007年8月美國政府審計組織（GAO）的報告，，EMALS的系統整合階段的進度，比原計畫落後超過15個月。 2007年，GAO一份標題為「海軍福特號航母項目面臨超支挑戰」（Navy Faces Challenges Constructing the Aircraft Carrier）的報告指出，EMALS主承包商通用原子以往主要業務是研究發展，過去沒有研製艦載系統的經驗，何況是與船艦系統高度整合的EMALS；通用原子低估了滿足海軍艦上系統各項需求所需的努力；通用原子 而將EMALS設計落實成為工業上能生產、能負擔的組件，加上建立生產所需的質量管理與測試，對於通用原子的挑戰過大。另外，通用原子是在完成大部分設計工作之後，才收到美國海軍的主要需求，導致許多設計必須再修改。這份GAO報告認為，EMALS的發展面臨很多問題，恐怕會成為CVN-78如期如預算交付的最大障礙。

通用原子與其合作伙伴低估了EMALS項目管理以及生產控制所需的人力，後來又得增加招募80名工程人員，額外的計畫人力加遽了EMALS項目的超支。為了仍能符合原訂的交付期程，EMALS好幾個關鍵測試項目的日程都做了更改，包括可維修性測試等；原本計畫中預留的餘裕，到2007年底基本都已經耗盡，如果又有非預期的生產與測試問題發生，勢必無法滿足CVN-78的裝艦期程。事實上，CVN-78本身的船艦與系統設計工作已經落後一年；要不是船艦本身期程已經落後，EMALS根本不可能依照原期程裝艦。

到2008年初，美國海軍部長Donald Winter曾聽取關於EMALS是否該取消的簡報，不過最後美國海軍仍決定繼續進行，並為EMALS項目在2007財年預算中申請3700萬美元預算追加，用於額外的開發工作。 在2008年春季，美國海軍改變EMALS項目管理方式，從主承包商通用原子手中直接接管本案，交由美國海軍航空司令部（NAVAIR）的Air 1.0負責，並且由戰術飛機項目執行辦公室（Program Executive Office Tactical，PEO T aircraft）負責。美國海軍主管航空母艦項目的專案辦公室（PEO Carriers，PMS 378）主管Randy Mahr上校表示，PEO T主管所有艦載機項目，而EMALS需要與各型艦載機整合，所以交給PEO T來負責。 由於美國海軍直接接管EMALS項目，因此與負責建造航母的造船廠的關係也跟著改變； 原本EMALS屬於政府裝修項目（Government Furnished Equipment，GFE），美國海軍同時負責發展與生產工作；主承包商通用原子將EMALS設備交付美國海軍， 由海軍驗收後再交付紐波特紐斯船廠（當時屬於諾格集團）；而在新模式下，EMALS變成船廠採辦項目， 是由紐波特紐斯船廠直接向通用原子購買EMALS，EMALS製造完成後直接交付紐波特紐斯船廠，由諾格集團以及通用原子負責後續的裝艦整合工作； 如此，美國海軍PEO T專注於EMALS的發展工作，生產工作轉移給諾格集團，如此可以簡化EMALS團隊的工作，加快項目速度、減少進一步的拖延。經過修改之後，EMALS的合約金額就直接轉給船廠，船廠驗收通過之後依約付款給通用原子。

在2008年4月，第一個EMALS的全尺寸發電機完成工廠驗收測試，而原進度是在2008年2月就要正式展開測試項目；電機研發過程造成的延遲，使項目進度落後數個月。依照Defense Industry Daily的報導，這個全尺寸發電機重80000磅（36.287噸），全長13.5英尺（4.11m），寬將近11英尺（約3.35m），高度將近7英尺（2.13m），最大輸出電能60MJ，尖峰功率約60MW，啟動後在三秒內完成彈射工作。這個發電馬達是能量儲存子系統（Energy Storage Subsystem）的一部份，包含發電機、通用控制單元、管理儲存能量的激勵器（激勵器）等。 在2008年9月至12月，EMALS的研發遇上瓶頸，進度落後數個月。

到2009年初，美國海軍高層仍繼續評估CVN-78改用蒸氣彈射器的可行性。 在2009年4月1日眾議院撥款委員會國防子委員會會（House Appropriatious defense subcommittee）關於造艦計畫的公聽會上，美國海軍高層報告CVN-78改回使用傳統蒸汽彈射器方案。當時估計，如果 福特級要改用傳統蒸汽彈射器，可能會造成18到24個月的項目延遲，以及額外支出20億美元的成本（包含整合蒸汽彈射器、艦上許多區域的重新設計、延期交付的成本，以及 因為改用蒸汽彈射器而增加的操作人力等）；根據非官方估計，如果福特級改採蒸汽彈射系統，將需要另增35至40名編制人員。美國海軍作戰部助理部長Barry McCullough中將表示，雖然EMALS研發工作十分昂貴，但考慮到較少的人力編制以及（理論上）更高的可靠度，壽命週期操作維護成本可望比蒸氣彈射器降低。綜合考量改回蒸氣彈射器所需的成本、時程延後與船艦設計變更可行性後，海軍仍決定維持原議，繼續推動在CVN-78裝備EMALS。

在2009年3月27日，通用原子獲得福特級航母首艦（CVN-78）的四部EMALS彈射器的先期採購（long-lead）備料合約，價值4300萬美元。 在2009年4月1日，通用原子表示 整個計畫雖然在2008年9至12月遭遇的困難，然而這些問題已經克服，之後的計畫進度也符合2009年1月修訂的計畫期程。此時，根據合約，通用原子向新港紐斯船廠交付電磁彈射器的時間有6個月餘裕，而這 6個月已經納入電磁彈射器的時間表中。通用表示仍能在2010年開始交付並安裝電磁彈射器硬體，2014年完成全部系統整合並達成正常運作。在2009年4月15日，美國海軍表示福特級將繼續以電磁彈射器， 不過蒸汽彈射應該還是保留為一項預備方案。

2009年3月GAO關於CVN-78的報告指出，對於造艦項目時程與成本管理的最大威脅是三個關鍵系統項目，包括EMALS、先進攔阻索（AAG）以及雙波段雷達系統（DBR）；此外，報告還指出，依照計畫進度，即便沒有更進一步的延誤，EMALS從裝上CVN-78到可以實際展示完整運作，都要花七個月時間。

在2009年6月5日，美國海軍為EMALS的研究、發展、測試評估工作（Research, Development, Test, and Evaluation，RDT &E）再增加2400萬美元預算，使得2009財年的EMALS項目預算總額提高到1.68億美元，項目超支來到8500萬美元。國防部批准這次預算追加的文件中表示，追加的經費是關於複雜的船艦整合工作、重新制訂測試評估計畫來減低CVN-78項目的風險、生產評估審查的相關費用，以及鋼鐵、銅等原物料漲價。

在2009年6月30日，美國海軍與通用原子公司簽署價值5.73億美元的合約，為福特級首艦（CVN-78）製造電磁彈射器，合約包括修改彈射器密封條的費用 ；加上先前的先期採購合約，為福特級提供EMALS的合約總值來到6.13億美元。在2010年7月13日，美國海軍與通用原子針對CVN-78的EMALS與先進飛機回收系統（AARS）簽署一份價值6.762億美元的固定價格合約。

在2012年，美國與印度開始研議簽署軍事防衛交易技術合作計畫（Defense Trade and Technology Initiative，DTI），擴大雙方在軍事技術方面的合作，例如將美國研發的國防武器轉移技術在印度生產。2013年9月中旬美國國防部副部長阿許 頓.卡特（Ashton Carter）訪問印度期間，表示雙方正在商談相關協議，提到兩個打算輸出給印度的項目，分別是洛馬集團的FGM-148標槍（Javalin）反戰車飛彈以及EMALS電磁彈射系統。 在2015年4月初美國國防出口評估報告中提到，將提供EMALS的技術給印度。

在2013年9月美國審計署（GAO）公布的報告中指出，從 2008年起，EMALS與AAG都面臨嚴重超支；為福特號航空母艦供應EMALS的成本從最初的預計的3.177億美元增加到7.426美元，增加 133.7%；AAG從最初的7500萬美元增至1.686億美元，增加124.8%。

依照2014年3月的消息，美國海軍在2015財年預算計畫中的2014到2019年國防採購項目中提到，為福特號購置的EMALS與AAG的總成本為 7.629億美元（其中EMALS成本為6.147億美元，AAG為1.482億美元），這是依照2008財年幣值；而為甘迺迪號（CVN-79）購置 EMALS與AAG的成本為8.831億美元（EMALS為7.137億美元，AAG為1.649億美元），這是依照2013財年幣值。

EMALS測試工作

EMALS的主承包商 通用原子在2006年在密西西比州圖皮羅（Tupdlo）廠完成了長度只有一半（約50m）的EMALS概念模型，稱為高速運轉測試第一階段（High Cycle Testing Phase 1，HTC-1），用於驗證電磁彈射器所需的電力、機電設備以及能量儲存系統的充放電循環效率等。 在2008年9月3日，EMALS的HCT-1完成第10000次循環測試實驗。

接下來的第二階段高速運轉測試（HTC-2）又稱為高加速壽命測試（Highly Accelerated Life Testing，HALT），使用全尺寸、全能量的EMALS原型，在美國海軍空中作戰中心（Naval Air Warfare Center）位於新澤西 州樹林湖（Lakehurst）的麥克-迪克斯-樹林湖聯合基地（Joint Base McGuire-Dix-Lakehurst）內的海軍航空工程站（Naval Air Engineering Station）進行嚴格的研發測試，過程中進行4000架次的模擬起飛 運轉測試，包含一系列模擬海上實際作業環境下可能的正常、非正常條件測試。在海軍航空工程站建置EMALS全尺寸陸地測試設施的工作由漢索.費普斯建設公司 （Hensel Phelps Construction Co）負責，合約2050萬美元，最初打算在2005年12月完成，不過由於EMALS進度落後，在2007年11月27日才為設施建築舉行剪綵儀式，通 用動機在2008年3月開始安裝EMALS全尺寸測試樣機，原訂在2009年2月開始運轉測試，而實際上在2009年7月展開。 在2009年9月，EMALS地面測試原型完成HALT第一階段（Phase 1）以及系統功能展示（System Functional Demonstration，SDF）第二階段（Phase 2）。SDF是全規模系統展示，項目包括整合以及測試所有的艦載動力組件以及彈射控制組件。

在2009年11月，海軍航空司令部（NAVAIR）在麥克-迪克斯-樹林湖聯合基地舉行了EMALS全規模測試站的剪綵儀式；在同一個月，CVN-78在新港紐斯造船廠舉行安放龍骨儀式。

（上與下）EMALS的地面測試原型，可以看到作為彈射軌道的線性馬達以及梭車

樹林湖（Lakehurst）海軍航空站的電磁彈射系統全尺寸、全功能測試機（即HTC-2）的軌道，

在2009年7月起展開各項彈射測試。

在2010年1月12日，在新澤西州樹林湖海軍航空工程站進行 測試的電磁彈射器發生意外事故：當時系統下達彈射器拖梭向前10m的指令，然而拖梭卻意外地反向運動，進而猛烈撞上甲板張緊器，造成若干硬體損壞，其中線 性電機的電樞和甲板張緊器遭受的損害無法修復而必須整體更換，彈射器繞組模組和彈射槽初始端則受到可以修復的損傷 ，損失金額52000美元。意外發生後，美國海軍航空系統司令部、海軍海上系統司令部和通用原子公司立刻停止所有關於電磁彈射器的測試，針對軟體架構進行 檢查，並建立一個單獨的改進軟體架構委員會，隨時向電磁彈射器工程評估委員會報告軟體的改進情況。完成軟體檢查之後，在2010年3月6日，電磁彈射器實 驗工作重新展開 。這項意外導致EMALS測試工作延後三個月，使整個EMALS計畫延後7個月。雖然遇到此一挫折，美國海軍部長仍表示電磁彈射器進度尚未落後。 在2010年8月，EMALS計畫達到全部研發的里程碑。

（上與下） 在新澤西州的電磁彈射器原型於2010年12月18日首度成功彈射一架F/A-18E戰鬥機。

在2011年11月18日，電磁彈射器原型成功進行首次F-35C彈射。

在2009年9月28日，美 國海軍航空系統司令部（NAVAIR）宣布EMALS完成高加速壽命測試（Highly Accelerated Life Testing，HALT）第一階段（Phase 1）以及系統功能驗證（System Functional Demonstration，SFD）第二階段，其中HALT是驗證EMALS的線性馬達（發射軌道）在海上運轉條件下的表現，衡量其輸出峰值 （peak）乃至於極端環境下的表現；而SFD則確認系統準備好接下來進行的全規模（full scale）彈射能測試（彈射真正的艦載機）。SFD Phase 2測試系統中所有的動力組件以及發射控制單元，而之後的SFD Phase 3則測試EMALS中的所有部件，尤其是實際測試將電力轉換成機械動能的能力。在2009年秋季開始，EMALS開始測試彈射模擬艦載機重量的配重滑車以 及專門用來彈射測試的除役軍機（無人駕駛，彈射後就丟棄）。 在2010年9月23日，美國海軍航空系統司令部（NAVAIR）宣布EMALS原型在新澤西州樹林湖航空站完成了系統功能驗證（SFD）階段，並在10 月初完成所有性能包絡區域內的無負載和靜負載彈射測試，包括以154節速率彈射相當於F/A-18E/F戰機重量的靜負載系統階段 。

隨後，EMALS進入全面的系統功能驗證──彈射實際飛機的航空機相容性測試（Aircraft Compatibility Testing，ACT）。在2010年6月1至2日，EMALS首次彈射實機成功，這是一架海軍使用的T-45蒼鷹（Goshawk）噴射教練機；隨後 在6月9至10日，EMALS首次彈射C-2灰狗（Greyhound）艦載螺旋槳運輸機；同年12月18日，EMALS首次彈射一架F/A-18E超級 大黃蜂（Super Hornet）艦載戰鬥攻擊機。在2010年12月21日的測試之後，EMALS便暫時停止測試，主要是因為先前測試時發現彈射器將飛機加速過程中，線性 馬達陣列 的定子模組之間傳遞力量時有間隙，無法達到順暢；研發單位計畫在調整之後，在2011年3月再度展開測試。依照原進度，EMALS在2011年上半繼續進 行載機的彈射測試 ，首批 初期生產型的EMALS預定在2011、12年交付，用於福特號上。然而在2011年初一份報告指出，EMALS因諸多問題而導致進度延遲，並且耗盡了交 付給新港紐斯船廠的時程餘裕；如果接下來整個研發測試無法上軌道而繼續落後，就會開始影響到裝上福特號的時程；不過，通用原子總算是排除難關，在2011 年5月9日交付第一套EMALS給美國海軍，準備安裝於福特號航空母艦上。 在2011年9月26日，樹林湖航空站的EMALS原型首度成功彈射一架E-2D先進鷹眼（Advanced Hawkeye）空中預警機；隨後在同年11月18日，這個EMALS原型首度彈射F-35C閃電二式（Lightning II）艦載戰機的預量產型機（CF-03）。

在2011年底，EMALS正式完成了航空機相容性測試（ACT）的第一階段（Phase 1），期間完成134架次各型艦載機的彈射起飛測試（含T-45、C-2、F/A-18E、E-2D、F-35C）。接著，樹林湖航空站工程站這套 EMALS經過構型修改，完全改成與福特級航空母艦相同的版本，然後在2013年6月25日進入ACT第二階段（Phase 2）測試。ACT Phase 2依照航空母艦起飛會發生的狀況來操作，包括離軸發射（off-centre launches）以及飛機系統失效（planned system faults），在這樣的情況下仍能確保飛機彈射升空的終端速率（ end-speed ）並驗證彈射關鍵可靠度（launch-critical reliability）；ACT Phase 2在2014年4月6日完成，期間進行了310架次的艦載機彈射，除了繼續測試ACT Phase 1階段的機種之外，還加入EA-18G咆哮者（Growler）電子戰機以及較老舊的F/A-18C大黃蜂（Hornet）戰鬥機。在2014年6月，美 國海軍完成樹林湖航空工程站的EMALS原型的所有測試，總計期間完成450次有人艦載機彈射，涵蓋美國海軍現役以及尚未服役的機種。

在2014年2月美國國防部向國會提交的報告中，EMALS在新澤西州樹林湖航空站展開測試以來，總共累積1967次彈射測試 （包含前期的靜物彈射運轉以及之後ACT階段發射實機），其中201次失敗，超過10%。以此數字換算成在艦上操做的平均 重大失效間隔運作週期（Mean Cycle Between Failure，MCBF，或Reliability Levels Between Critical Failures，MTBCF）大約是240次 （意味平均每操作240個架次就會發生一次嚴重故障），只有合格標準的1/5，無法達到美國海軍規定可以投入戰備的初始作戰評估（Initial Operational Test & Evaluation）。在2013年9月政府審計署（GAO）對EMALS與AAG的報告中指出，依照當前的測試數據以及可靠度的數學成長模型， EMALS的MTBCF要到2032年才能達到100次運轉，而AAG的MTBCF需要等到2027年才能達到100次運轉。在2014年8月，美國海軍 表示，樹林湖航空工程站的EMALS已經進行超過3017次彈射，但還沒有提供更新的測試評估（Director, Operational Test & Evaluation，DOT&E）的失敗次數數據。

依照美國國防部作戰測試與論證局長（Director, Operational Test and Evaluation，DOT&E）在2014財年提交的報告，EMALS在樹林湖航空站的測試發現一個問題（約在2014年9月被首次提到）： 彈射掛載了480加侖副油箱的F/A-18E戰鬥機與E/F-18電戰機時，電磁彈射器的初始加速對掛載副油箱的機翼派龍架施予過大應力（超出現有蒸氣彈 射器），可能引發結構損害；在這個問題修正前，F/A-18E戰鬥機與E/F-18電戰機不能攜掛副油箱彈射，但副油箱是這兩種飛機執行任務時的必要籌 載。美國海軍表示會修改EMALS軟體來解決初始加速度過大的問題，並在首艦福特號交付美國海軍之後驗證修改的軟體；而在樹林湖航空站的測試工作中，這個 問題也沒有造成任何的彈射失敗。 日後根據2017年6月底的新聞，此時美國海軍還沒有執行相對應的修正措施。依照2018年7月28日美國海軍研究所（USNI）的消息，這項EMALSS的軟體修正工作，包括設計、發展、實驗室測試、地面配重物彈射測試，在2015年就全部完畢，新的軟體（包含多個改進）在2018年4月用於樹林湖航空站的測試用EMALS，至今做了152次配重物彈射；由於這個問題沒有急迫性，不影響操作安全，為了避免中斷福特號原訂測試進度（此階段測試時F/A-18E/F戰機本來就不用加掛副油箱），一直等到2018年7月底福特號完成了成軍巡航（ Shakedown Cruise）、回到船廠進行成軍巡航後可維護性（Post Shakedown Availability）維修作業，才會在2019年為艦上的EMALS進行軟硬體升級。

在EMALS發展過程中，美國海軍還是低估EMALS日常操作與後勤維護的工作量，導致必須改變原有設計、擴展相關空間，人員編制也比原定增加。

此外，EMALS設計上對維護程序不夠周延，每個彈射器無法在機電上實現隔離、單獨停機進行檢修而其他彈射器繼續工作。這是因為在2007年為了解決系統超重問題（前述），EMALS更改了設計，原先每部彈射器都有專屬的電力儲存（Energy Storage Group，即飛輪電池）和能量轉換裝置（Power Conversion Subsystem inverters），修改後變成四部彈射器共用一套；因此，一旦需要進行維修，就必需讓全部四條軌道與所有系統停機。傳統的蒸氣彈射系統，每個彈射器可各自隔離，某幾條停機進行維護，其他則繼續正常運作。而EMALS的機電隔離、關機程序需要相當久的時間（依照2018年DTO&E報告，EMALS的馬達、發電機、飛輪電池完全停機需要1.5小時）。這意味著福特級如果EMALS出現故障或損壞，就必須全部停機，並花費冗長的時間進行維護排查，期間完全喪失彈射起飛的能力，這在作戰中相當不利。

製造中的EMALS軌道。

EMALS的發電機

用於福特號上EMALS電磁彈射器的測試配重物，在2015年5月陸續運送到福特號上。

此種配重物是重15465萬磅（約7噸）的鋼製小車。

（上與下）2015年6月9日，福特號的EMALS首次進行彈射測試，將配重物以160節的速率

將配重物彈入詹姆斯河中。

在2014年8月11日，福特號的EMALS彈射器進行第一次甲板測試評估，測試系統中各項裝備的運轉。依照2015年3月下旬的消息，此時福特號已經安裝好兩組EMALS彈射器，即將展開首次艦上運轉測試 ，而另外兩組EMALS也在製造中。在2015年5月13日，福特號的EMALS首次進行全速率無籌載彈射測試，過程中總共進行22次彈射，滑行最大速率可達180節； 在6月9日，福特號的兩具EMALS首次實際彈射重達15465磅（約7噸）的配重物（鋼製有輪小車），以160節的速率將配重物彈入當地詹姆斯河中，8月則安裝能量儲存裝置 。在2016年5月，福特號上的EMALS完成所有艦上運轉測試，四條彈射器總共完成242次靜態配重物彈射。

依照2016年7月下旬的消息，此時EMALS累積運轉測試的 平均重大失效間隔（MTBF）大約是400次運作，與EMALS原先設定的作戰要求（每次重大失效之間要能執行每4166次起降）仍有顯著落差，在持續四天的作戰任務中沒發生重大故障的機率 只有7%。平均重大失效間隔達到1600次運作，才能有90%的機率確保一整天的作戰運作之下不出現任何重大故障。雖然如此，此時EMALS的MTBF已經相當於C-13彈射器服役操作的平均水平。 依照2017年6月的資料，EMALS的平均重大故障間隔為455次彈射，而美國海軍要求的門檻標準是這個數字的9倍。

在2017年7月28日，剛服役一星期的福特號首次進行艦載機的攔阻降落與彈射起飛，這也是EMALS電磁彈射系統與AARS先進攔阻系統第一次在船艦上進行艦載機起降作業的歷史紀錄。在此次測試中，第23測試評估中隊（ Air Test and Evaluation Squadron(VX) 23）的一架F/A-18E戰機靠AARS降落在艦上，隨後由EMALS彈射起飛。

在福特號開始進行起降作業後，新澤西州樹林湖航空站仍繼續進行EMALS與AARS的地面測試。EMALS地面發展測試工作完成後，緊接著展開整合測試評估（Integrated Test and Evaluation，IT&E），包含系統可靠度測試。

（上與下）在2017年7月28日，一架F/A-18E戰機剛在福特號降落之後，隨即由EMALS電磁彈射器

彈射升空。這是EMALS/AARS第一次在艦上實際起降艦載機的歷史紀錄。

先進折流板

除了彈射器本身之外，福特級配合彈射器的折流板也完全更新；過去的折流板採用平面鋼板製造，內有複雜的冷卻水管路與水泵系統，引用海水進行冷卻與豎立/平 放工作，不僅容易鏽蝕，結構也太過複雜，需要頻繁地維修與更換材料。而新一代折流板則使用太空梭絕熱材質製造，完全省略冷卻水系統，無論體積、重量與複雜 度工作都大幅減低，幾乎不需要維修工作。 此種新型折流板首先安裝在最後一艘尼米茲級航空母艦老布希號上使用。

AARS先進飛機回收系統（AAG先進攔阻索）

先進飛機回收系統（AARS）的想像圖，這是一種由電腦控制的渦輪制動攔截系統。

除了彈射器外，福特級也將以先進飛機回收系統 （Advanced Aircraft Recovery System，AARS）──或稱先進攔阻索（Advanced Arresting Gear，AAG）──來取代傳統式的攔阻索。

傳統式 攔阻索由攔截鋼纜與液壓緩衝機構成，以尼米茲級的MK-7 Mod3為例，能把一架降落速度134節（250km/hr）、重5萬磅的飛機（約22,7公噸，相當於C-13-2蒸氣彈射器最大彈射起飛重量的63%）在兩秒之內於100m之內截停，共吸收64.4MJ的能量；不過這樣的性能表現已經接近攔阻索系統的極限。在以往，美國海軍艦載機的武裝以廉價無導引武器為主，如果在任務中沒有用完，降落前大可將其拋海以減少降落時的重量與風險；然而，現在 美國艦載機主要都配備精密昂貴的導引武器，如果沒有用完就必須攜回。因此，美國 航母上的攔截回收系統的能耐必須強化，才能有效攔住返航重量日益提高的艦載機。

傳統的液壓攔阻系統由巨型液壓汽缸裝置來吸收飛機降落的強大力量。以美國MK-7為例，下甲板有四套巨型液壓緩衝機來連結甲板上的攔截鋼纜。當飛機捕捉鉤 鉤上、鋼纜被拉出後，甲板下裝滿液壓油的缸體的活塞被鋼纜連動（鋼纜與活塞之間有滑輪阻尼做第一層緩衝），開始擠壓缸內的液壓油；受擠壓的液壓油分為兩 路，其中一路進入錨索阻尼器產生緩衝效果，阻尼器內有一個回縮閥，鋼纜被拉動初期讓部分液壓油流入錨索阻尼器來減低初期的張力，隨後即關閉，使大部分液壓 油留在缸內，透過液體受壓來吸收鋼索傳來的力道；另一路液壓油通過另一個控制閥門進入一個稱為累加器的液壓油缸，推動裡面的活塞來加壓空氣儲蓄能量，而當 空氣被加壓至650psi時閥門就關閉，阻止液壓油繼續進入。當飛機完全截停後，操作人員打開累加器的控制筏，將降落過程被加壓儲存的650psi高壓空 氣釋放回汽缸，擠壓缸內的液壓油來推動活塞，帶動攔截鋼索覆位。由此可見，傳統液壓鋼索攔截系統只能靠阻尼、閥門等機械裝置來調整攔截時期鋼纜承受的張 力，靈敏度不足，降落機鉤住 攔阻索初期仍會承受極大的 瞬間力量（從飛機鉤上攔阻索到液壓缸開始作用之前，只能靠滑輪阻尼來緩衝鋼纜的受力）， 對機體結構或攔截鋼纜都會產生顯著的損耗。原本美國海軍的攔截鋼纜，直徑達30cm，能承受100噸的拉力，但平均使用100次左右就要更換（每次更換約 需2分鐘）。

AARS又稱渦輪電力攔阻索（Turbo Electric Arresting Gear，TEAG），以電腦控制的電動機來帶動攔阻索，並以液壓渦輪來提供將飛機完全停止的阻力，而不是靠傳統的液壓汽缸、阻尼、閥門等機械來調整阻攔力道。飛機降落並鉤住攔阻索期間，AARS的控制電腦透過傳感器實時獲得鋼纜受力情況，並立刻回饋給電機調攔阻索的拉力，使鋼纜在整個飛機降落攔截過程中獲得較為平均的施力 ；當飛機完全停止後，再以電力將鋼纜覆位。AARS在飛機捕捉鉤勾上攔阻索後，才會逐漸增加攔阻索的阻力。AARS整個作用期間完全由電腦主動控制鋼纜的拉力，遠比傳統液壓機械靈敏，能延長飛機與攔截鋼纜的壽命 。相較於傳統鋼纜系統的大型液壓緩衝機，AARS的電機與液壓渦輪無論是體積、重量或維修需求都大幅降低。以往MK7 Mod 3傳統阻攔索10幾名人員來操作，自動化的AAG就不需要。

傳統的液壓攔截鋼纜系統需要根據降落機型的不同來更換配重（因為各機種 降落重量不同），不同機種降落之間需要靠人工更換配重物，花費更多時間；而 對AARS而言，只需要調整電力系統在阻攔過程中的出力，就可以適應不同機種的降落重量，這些都由電腦控制（各機種降落重量都已經儲存在電腦中），因此不同機種能以自由的順序降落，而不會對攔阻系統作業造成干擾，整體回收速率高於傳統的液壓鋼纜系統。自然地，AARS靠軟體控制阻攔出力，能匹配的機種就比傳統液壓阻攔索更廣泛，這與EMALS對比蒸汽彈射系統的優勢類似。與雷根號的MK-7 Mod4相同，AARS也只會裝備三組攔阻索，而不是以前的四組。

除了福特級之外，美國海軍計畫在未來也為尼米茲級陸續換裝AARS。

AARS研製過程

與電磁彈射器相同，福特級的AARS仍由通用原子負責研製 ，整套系統包括動力適應系統（Power Conditioning System）、能量吸收系統（Energy Absorption Subsystem）、衝擊吸收機械（Shock Absorbers）以及平均牽引（Drive Fairlead）等部分。在2005年2月，通用原子獲得AARS的系統發展與演示（System Development and Demonstration，SDD）合約。 

在2009年10月20日，通用原子宣布AAG在該廠位於加州Rancho Bernardo的設施完成第一階段可靠度測試（Extended Reliability Testing ，ERT 1st phase），第一階段中總共進行5400次模擬攔截測試，提供艦上環境下艦載機著陸時的重力數據，並發展相關控制軟體。AARS在2010年春繼續進行工作測試，隨後的第二階段ERT在2011年2月在通用原子位於Tupelo的設施展開，進行10萬4000次左右的 測試（第一次使用配重物模擬艦載機的攔截測試是在2011年3月27日）。

在2014年2月美國國防部向國會提交的報告中指出，AARS開始測試以來，失敗的比率是預期的248倍；在提交這份報告時，AARS於2014年內已經 進行了71次攔截測試，其中9次失敗，依此換算出實際艦上操作的平均失效間隔運作週期（Mean Cycles Between Operational Mission Failures ，MCBOMF） 只有20次，而要到服役階段時應達到4950次運作循環才有一次失敗（意味此時AARS的MCBF表現還需要提高247.5倍才符合進入服役的標準），而海軍 最終目標是MCBOMF達到16500次。

依照2015年1月初的消息，AARS面臨的技術問題比 EMALS電磁彈射系統和DBR雙波段雷達還要多。依照審計署（GAO）在2014年11月的報告，AARS的發展期程面臨落後，測試工作需要持續進行到 2016年底。造成AARS進度落後的主要原因是一項在2012年初發現的問題，需要吸收飛機降落衝擊力量70%的液壓折流器（water twisters） 中，承受液壓力量的片強度不夠，而解決問題並重新設計相關部件的過程並不容易，等到換上新設計的部件才能繼續進行測試，導致計畫延誤。既有的航空母艦 攔阻索系統的液壓折流器是固定式的，而AARS的液壓折流器裡的板子是可動式的，能動態地調整液壓系統的組抗；由於設計階段低估了液壓強度，導致原始設計 的板子強度不足。最後解局的方法是換上更厚的板片，強化了整個液壓折流器的結構強度。改進的液壓折流器外部尺寸仍然相同，只是內部組件強度提高了。

到2014年結束，AARS尚未進行到攔截真正的飛機，而此時 已經進行過537次使用模擬物體的陸地測試。 在2015年，AARS計畫終於開始在樹林湖航空站建造全尺寸、全功能的原型（就在EMALS全尺寸原型的同一條跑道上），2015年底展開測試。 在2015年3月中旬，美國海軍海上系統司令部（Naval Sea Systems Command ，NAVSEA）對外宣稱，由於AARS的液壓折流器原始設計強度不足，造成整個計畫的進度落後約兩年，可能危及福特號現階段的交付期限（2016年3月 31日）；相形之下EMALS則比較順利。如同前述，福特號的EMALS與AARS採用「並行」作業，在設計定案並通過完整測試之前，就已經交付了大部分的相關硬體，一旦測試發現零 部件需要修改，也必須交付相對應的改良組件到福特號上，導致大量返工與浪費。除了在樹林湖號航空站用來測試的AARS使用修正的設計之外，修改後的部件也送到福特號來更 新已經交付的AARS硬體，而此時通用原子表示他們對於修改後的液壓折流板設計有信心。

樹林湖航空站的AARS在2016年3月31日完成首次攔截艦載機的測試，攔截一架F/A-18E。

在2016年3月31日，新澤西州樹林湖航空站的AARS成功攔截一架降落的F/A-18E戰鬥機，這是AARS首次攔截真正的艦載機；在此之前，AARS已經成功完成超過1200次使用模擬物體的負載攔截測試。

在2016年5月下旬，消息傳出由於AAG的花費已經達上漲超 過原本的一倍，美國海軍考慮除了已經下水的福特號之外，後續的同型艦甘迺迪號、企業號採用傳統的MK-7 Mod3液壓攔阻索系統的改良版。依照參議院武裝部隊委員會（SASC）發布的2017財年國防授權法案，在2009年時預定產製四套AAG系統的總預算 （含研發、採購）為4.76億美元，到2016財年已上漲到14億美元，即便扣除通貨膨脹後，漲幅也高達130%。為此，SASC透過國防部長辦公室對 AAG項目展開第二次自上而下的審查，並重新確認福特級航母項目對AAG的需求，研究後續的甘迺迪號、企業號換用改進後的MK-7 Mod3液壓攔阻索的可能性。稍早美國海軍新聞發言人在5月17日表示，美國海軍正繼續努力讓AAG依照計畫時程交付福特號航空母艦，而不是放棄AAG； 然而，美國海軍一些專業人士隨後透露，如果美國海軍最後決定在後續甘迺迪號與企業號上放棄使用AAG，主要考慮花費以及期程問題。 在2015年10月，主管航空母艦計畫的湯姆.摩爾少將（Rear Adm. Tom Moore）表示，即便AAG不能如預期進度通過驗收，也不會影響福特號的交付進度。

在2016年7月下旬，消息指出美國參議院武裝部隊委員會 （Senate Armed Services Committee）主席約翰.麥凱恩（John Sidney McCain III）註明AAG系統已經超支6億美元，應該觸發Nunn-McCurdy審查法案 ；依照參議院武裝部隊委員會針對2017財年國防預算授權案的報告，AARS最初預定的研發預算以及購置四套系統的預算為4.76億美元（2009年）， 至2016年總花費已經超過14億美元，即使計算時扣除通貨膨脹，經費上漲幅度仍達130%。約翰.麥凱恩表示，一週前美國國防部透露，AAG研發計畫啟 動10年 以來、進入工程製造與發展階段時，此系統的能力與安全性仍舊無法達到實際在航空母艦上展開實機測試的標準；而啟動Nunn-McCurdy審查而使AAG 計畫暫停之後，可行的備案就是改用傳統的MK-7液壓攔截索。 依照2016年7月下旬的新聞，此時AAG計畫辦公室報告中，重新設計的艦載版AAG的平均任務操作失效週期（Mean Cycles Between Operational Mission Failures ，MCBOMF）大約是19次降落操作 （另一說是25次），低於美國海軍預期的成長趨勢，也遠低於美國海軍要求的MCBOMF標準（16500次操作），意味著幾乎不可能在持續四天的作戰作業中保證完全沒有重 大失效。

在2016年11月2日，美國海上系統司令部（NAVSEA）表示，在10月的測試中，完成設計修改的AARS在新澤西州樹林湖航空站測試時，曾在一天之內連續12次成功截停降落的F/A-18E。在2017年1月23日，美國海軍正式宣布甘迺迪號（CVN-79）會繼續使用AAG，而不是換回傳統的MK-7攔阻索。這項決定是基於2016年11月AAG資源與要求審查委員會（AAG Resource Requirements Review Board）出爐的調查報告，以及一個由前五角大廈採購主管法蘭克.康德爾（Frank Kendall）領導的獨立審查團隊的調查結果。

根據2018年8月22日美海軍公共事務部消息，AARS從5月以來展開嚴格和專門的性能測試程序，期間總共完成了450架次飛機的回收，並將產生C-2A、E-2C的飛機回收試驗數據（ARB）。為將來E-2D在福特號（CVN 78）航母上進行的飛行測試做好准備。在2018年8月11日，AARS完成了對C-2A灰狗運輸機、E-2C/D鷹眼預警預警機等螺旋槳艦載機的陸基阻攔測試。美國海軍飛機彈射和恢復設備（ALRE）小組也設計、執行了一個測試程序，用來驗證AARS先進阻攔系統在航母上安全回收飛機的能力，包括透過有目的地引入故障，驗證飛機和AARS系統遇到突發故障時的反應，通過分析測試過程獲得相關的數據，以完善系統和操作程序。

在2017年7月28日，一架隸屬第23測試評估中隊（ Air Test and Evaluation Squadron(VX) 23）的

F/A-18E戰機在福特號上降落，這是AARS第一次在艦上成功攔截一架在人艦載機。

先進武器升降機（AWE）

福特級採用的彈藥升降機稱為先進武器升降機（Advanced Weapons Elevator，AWE）。以往美國航空母艦的傳統式武器彈藥升降機採用垂直的鋼纜吊車（由上方的絞車透過鋼纜致動），必須在第二甲板到水線以下彈藥庫之間留下垂直通道，一旦側舷破 裂進水，就很容易透過彈藥升降機通道灌入好幾層甲板。而福特級的AWE升降機使用線性同步馬達（Linear Synchronous Motor，LSM），線性軌道為轉子，升降機平台為定子；如此，AWE不需要以往的吊車絞盤以及致動鋼纜，因此升降機通道貫穿的幾層甲板都能安裝防水門；當AWE通過某層甲板時，該處的防水門便自動打開，通 過後就立刻關起，如此就不會破壞艦體的水密防護性。為了配合AWE的電動升降機運作，下層的彈藥升降機通道採用傾斜的設計。 相較於傳統式鋼索升降機，電磁驅動的AWE承載能力更大，移動也更快速平穩，提高了艦載機隊裝卸武器的效率，進而增加單位時間內的出擊架次；此外，全電力驅動的AWE免去了繁重的液壓系統維護工作。福特級的每個AWE升降機能載運24000磅（10.886 tonne）的武器彈藥，並以每分鐘100英尺（30.48m）以上的速率移動，最快每分鐘150英尺（45.72m）；先前尼米茲級的鋼纜式彈藥升降機舉升能力只有10500磅（4.76tonne），移動速率是每分鐘100英尺（30.48m）。

福特級總共配置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。

AWE技術在實務上遇到的主要難題是AWE系統與之間密封艙門之間的對齊與協調；AWE的主體是線性電機，軌道（電機的定子）在先天上需要的平直度比較高，讓升降機平台（轉子）順利在期間移動。全艦上11個AWE總共通過70道密封艙門，而每道艙門都要滿足嚴格的生存能力指標，平直度必須控制在千分之一英尺。如此嚴格的要求不僅使福特號的AWE進度大幅落後（見下文），而且在作戰中艦體遭受爆震等外力衝擊時，AWE系統的軌道平直度、艙門水密性是否還能保持，會成為一大問題。

在2005年下旬，諾格集團選定聯邦裝備(Federal Equipment Company)以及歐登堡湖岸(Oldenburg Lakeshore)兩家廠商為福特級的飛機升降機設計廠商，雙方將花費一年的時間與六百萬美元，各自設計、建造一座全尺寸、1/4額定負載能力的驗證用AWE升降機來進行陸地測試，最後由諾格挑選其中一家公司的設計，並進行最後的開發以及測試。

計畫進度

在2007年以後，美國海軍透過刪減若干新技術，來降低首艦福特號的風險，包括放棄在CVN-78上採用動態裝甲防護系統（Dynamic Armor Protection）（可能延後到後續艦上使用）、取消發展1100噸級空調機與自動武器資訊系統的計畫，可幫助節省人力需求的武器自動裝填機構 （Shipboard Weapons Loader，SWL）也延後到CVN-78交付後再發展，還有其他一些新技術改用現成備用系統替代；然而，整個福特號與相關技術的研發狀況仍不理想。在 2007年8月，美國政府審計組織（GAO）的一份報告對福特級項目發出警訊，表示福特級的三項關鍵技術──EMALS電磁彈射系統、AARS先進阻攔系 統與DBR雙波段雷達的研發進度都出現相當程度的落後，將使美國海軍難以在預定時程與預算內完成福特號的建造工作。

在2008年9月10日，美國海軍與諾格集團簽署價值51.15億美元的建造主合約（前面的先期準備為27億美元），正式展開CVN-78福特號的細部設計與全面建造工作。在2008年1月與2009年1月，美國海軍先後與新港紐斯簽署福特級二號艦（CVN-79）與三號艦（CVN-80）的預備設計與先期建造準備合約。

在2008年簽署福特號主合約時，美國海軍估計首艦福特號的研發與建造總經費共將耗資137億美元，其中研發經費為32億美元，建造費用（含所有先期的規劃、準備）則為105億美元 ，其中有1/3的經費早在2001年就已編列作為前期武獲款項；總計前三艘CVN-21預計耗資360億美元，其中317億5000萬美元為建造經費，43億3000萬是研發經費，成為美國海軍有史以來造價最昂貴的艦艇 。雖然建造成本高昂，但藉由新科技的引用、降低維修與運作的工作量、減少人力需求以及艦載機種簡化等手段，CVN-21在50年服役生涯的整體操作成本可望比尼米茲級 低50億美元。在2007年時，美國國會設定福特級首艦建造預算上限105億美元，後續艦建造費用上限81億美元，不過爾後分別調高到129億美元與115億美元。

在2014年3月，美國政府審計署（Government Accountability Office，GAO）在一份報告中表示，EMALS電磁彈射系統與DBR雙波段雷達的陸地測試都已經進展到相當程度，並未發現需要做重大設計修改之處， 而AARS先進飛機回收系統的測試也在進度之中；這些系統在整合方面（包括船艦載台空間、重量、電力與冷卻需求等）的相關問題也都已經克服。不過GAO在 同年11月的報告中指出，AARS很可能還需要設計修改來適應船艦載台，此時AARS只進行了陸地測試，上艦相關測試還在準備。GAO也批評美國海軍， EMALS與AARS仍在陸地測試階段時，就已經將相關組件交付給福特號（在2014年底，福特號已經接收了EMALS與AARS的94%硬體）；一但測 試中發現需要 有任何需要做重大修改之處，就必須回頭修改或重新製造已經交付的組件，浪費資金，例如AARS在設計階段就發現液壓折流器（Water Twister）強度不足，連帶使福特號已經接收的AARS硬體需要更換。

在2015年10月中旬，美國參議院武裝部隊委員會 （Senate Armed Services Committee）主席約翰.麥凱恩（John Sidney McCain III）在一份報告中批評福特級航空母艦計畫嚴重超支的問題，認為相關問題包括技術不成熟、設計和生產作業採取併行（Concurrency）（導致設計修改時相關部件又要重新生產而出現浪費，或者還沒完成所有測試就急著裝艦，發生許多始料未及的狀況）、關鍵系統執行任務可靠性不高（主要是EMALS與AARS）等問題，福特級航母項目光是前兩艘（CVN-78、79）的費用已經增長47億美元，目 前預計可能超出原訂預算60億美元；到此時，首艦福特號（VN-78）成本比原訂上漲24億美元，進度落後8個月 （此時預計2016年5月交付），二號艦甘迺迪號（CVN-79）成本上漲23億美元，進度落後5年；而這兩艘航母的核心系統的能力和可靠性方面仍然存在 嚴重問題。在10月稍早，約翰.麥凱恩主席就針對福特級航母項目召開監督聽證會，期間他曾指出「以當前美國的財政狀況，無法再接受像是福特級這樣的採購， 沒有能力為一艘艦艇花費129億美元；如果經費不能得到控制，美國將必須採購具備相當能力的替代品，並及時制定預算，例如考慮是否建造更小型、較便宜的航 母，並引進新的供應商參與競爭；甚至不得不考慮透過更少的值勤航母、更多的陸基或精確導引武器來重新平衡美國的遠程打擊投資」。

預算封存造成的影響

在2011年中旬，由於美國財政惡化，面臨險峻的債務危機，歐巴馬政府要求美國國防部能將2013年度預算縮減100億美元，在未來十年內刪減國防預算至少4640億美元。因此，美國海軍在2011年7月中旬祭出一些節約經費的措施，包括考慮推遲福特級航空母艦的建造 ，或者放緩建造速度，將首艦CVN-78原訂5年的建造期程拉長到6、7年，或者再度延緩二號艦CVN-79開始建造的時間。然而幾經討論之後，美國海軍似乎更傾向藉由將現役航空母艦提前除役封存的方式來節約經費，盡量確保福特級不受影響。美國海軍 同時也考慮將現階段服勤的航空母艦打擊群數量從 現有的10個減為9個（此時美國擁有10艘尼米茲級與企業號，由於1艘航空母艦處於更換核燃料棒與大修工程的狀態，因此現役的航母打擊群數量為10個），以節開支。 在2011年10月，媒體報導美國海軍正慎重考慮在2016年原訂華盛頓號（USS George Washington CVN-73）核子動力航空母艦進行更換核燃料棒工程時就將之除役，加上2012年底除役的企業號，美國海軍就只剩下10艘現役航空母艦（9艘尼米茲級與1艘福特級）來維持9個值勤的戰鬥群。當然，如果減少值勤 航母打擊群的數量，將會大幅增加美國海軍現役艦隊的勤務壓力，因此美國海軍自然是迫切地希望將來預算形勢能夠好轉。在2012年1月下旬，美國國防部長Leon Panetta表示，雖然國防經費將裁減，但美國海軍仍會維持11艘現役航空母艦的規模。

然而更糟的是，眾議院雖然在2011年8月2日通過2011年預算控制法（Budget Control Act of 2011），成立聯合預算刪減委員會（Joint Select Committee on Deficit Reduction，又稱超級委員會，Congressional Supercommittee）來協商在未來10年能夠減少12000億美元赤字的財政方案；而如果最後未能達成協議，聯邦政府會在2013年1月2日超級委員會失效時，自動啟動刪減赤字 的預算抵押（sequestration）措施，未來10個財年每年都要刪減聯邦政府支出高達1100億美元，其中一半的刪減幅度來自於國防預算 ，屆時國防預算的刪減幅度恐高達10%（在2013預算年度就可能刪減550億美元含利息），將對美國的軍事力量造成嚴重的傷害。在委員會談判失敗後，共和黨立刻矢言將立法阻止美國國防預算遭到刪減 。在2012年初，民主黨政府擬定一項在未來五年內刪減2600億美元國防預算的方案；然而，在2012年1月 下旬，美國國防部長Leon Panetta表示，雖然國防經費將裁減，但美國海軍仍會維持11艘現役航空母艦的規模。 幾經折衝之後，美國國會對於裁減開支未能達成全部共識，因此聯邦政府的預算封存在2013年3月1日生效，2013財年上半就要刪減聯邦政府開支850億美元 ；到2013財年結束（2013年10月）時，美國要刪減460億美元的國防預算。

因應2014財年巨大的國防預算刪減壓力，美國海軍打算延後福特級二號艦甘迺迪號（CVN-79）與三號艦企業號（CVN-80）的交付時間達2年，甘迺 迪號交艦時間從原訂2020年9月推延到2022年9月，三號艦由2025年延遲到2027年。依照原先的規劃，美國海軍打算在2013與2014財年分 別為甘迺迪號航空母艦編列19.4億美元與19.2億美元預算（甘迺迪號總建造成本約114億美元），而這項推延方案打算將2013年度編列給甘迺迪號的 預算大幅降至6.08億美元，2014年度的編列預算減為6.66億美元，使美國海軍在這兩個財年對甘迺迪號項目的支出減少25億美元；之後，甘迺迪號的 主要建造資金才會編列，例如在2015預算年度編列將近30億美元。這項推延行動對新港紐斯船廠的影響不大，但對於周邊的次承包商衝擊可能較大，這些次承 包商可能會因此必須裁員。 此外，如果預算封存方案持續，恐將影響到福特級三號艦企業號的訂購進度。

原本美國海軍預定在2013年9月與杭廷頓.英格斯（Huntington Ingalls Industries，HII）簽署小約翰.甘迺迪號的細部設計與建造合約，然而進度遭到延後，這也符合美國審計署（GAO）的建議；不過美國海軍否認這 與預算封存有關，而是避免在雙方未完全釐清所有爭議、達成共識的情況下倉促簽署合約，避免後遺症，而且此時小約翰.甘迺迪號的預定交付時間並未改變。此時 美國海軍預計小約翰.甘迺迪號的建造將花費113億美元，然而由於仍有一些設計與技術上的歧見，尤其是關於電磁彈射器與先進飛機回收系統等新技術，使得小 約翰.甘迺迪號在特定項目上能否達成美國海軍期望的成本節約效益（相對於首艦福特號），仍存在許多變數。

福特號（CVN-78）的建造工作

在2005年8月11日，CVN-21首艦（CVN-78）在新港紐斯船廠舉行切割 第一塊鋼板儀式，經過備料、設計、整合測試等工作後，實際建造工作於2008年開始。

在2006年，維吉尼亞州參議員約翰.華納（ John Warne）在2007財年國防授權法案中提議，將CVN-78命名為傑拉德.福特號（Gerald Ford），而當時前總統傑拉德.福特號仍健在；這項提議在2006年10月17日獲得喬治.布希總統批准，並在2007年1月3日由美國國防部長唐納德.倫斯斐（Donald Rumsfeld）宣布，隨後在1月16日由美國海軍正式確認。在2009年11月13日，新港紐斯廠安放了福特號福特號的龍骨。 依照原訂計畫，福特號應於2015年9月交艦，接替服勤超過半個世紀的企業號(USS Enterprise CVN-65)。

在2009年3月，GAO出爐的主要國防計畫評估報告中，再度警告福特級項目採用的14項關鍵技術中，有9項仍不成熟，將嚴重影響整個建造計畫的時程；此時，EMALS彈射系統的陸地測試比原訂進度落後兩年，AARS先進 攔阻索的進度落後一年，DBR雷達系統的VSR長程雷達測試進度也落後2年。

在2011年4月的審查中，福特號的超支估計達到6.5億美元；在同年8月的審查作業中，美國海軍評估福特號的建造成本可能已經超支8.847億美元，相當於51.6億美元建造合約的17%左右，在2011年12月審查則估計已經達到最多相當於建造合約的21%左右；而造成超支的主要原因包括材料、設備等延遲交付導致施工效率降低 ，以及施工計畫混亂等等。除了EMALS、AARS、DBR等關鍵系統的落後之外，福特號艦體施工時，也發生了HSLA 65鋼材（主要的艦體隔艙與甲板材質）因施工不良而變形收縮的問題。

 依照2012年2月下旬的消息，福特號的研發與建造成本已經超過150億美元，並有超支的趨勢，工程進度也比原訂落後17週 ，下水日期從原訂2013年7月延遲到11月，交付時間從合約原訂的2015年9月延後到2016年初。美國海軍在2013財年為福特級項目申請的 8.11億美元預算中，AMDR雙頻雷達系統項目為2.08億美元，工程設計費用3.3億美元，以及因應建造工作超支的2.73億美元。 同時，美國海軍打算在2013財年中向國會要求將福特號的預算上限再提高5至6億美元，而估計福特號將比原計畫超支10億美元。

在2013 年9月GAO發佈的報告中表示，福特級的13項關鍵技術中，有六項未達足夠的成熟度 （包括EMALS、AARS、VSR雷達、AWE武器升降機、ESSM飛彈通用武器資料鏈、JPALS聯合進場管制系統，全都是攸關福特級作戰能力的關鍵 裝備；成熟度需達到7以上才具備實用化的條件），而 最關鍵的EMALS、AARS以及DBR雷達的落後情況越來越嚴重，此時EMALS進度已經落後2年9個月，AARS落後2年6個月，DBR的VSR雷達 落後4年6個月；EMALS與AARS在測試中也一直面臨性能不穩定、可靠度不夠的問題，遠遠不到可以實用化的地步。此時，福特號艦體建造進度落後五個 月，整體計畫成本比2008年簽約時的105億美元增加到128.29億美元，上漲幅度約22.3%。

在2013年5月9日，福特號完成最後一部飛機升降機的安裝，外部建造工作全部完成。 在2013年10月11日，福特號在新港紐斯廠的12號乾塢舉行下水典禮，sponsor是福特總統的女兒Susan Ford Bales。 在2013年11月9日，美國海軍進行福特號的命名洗禮儀式（Christened）。在2014年11月，估計福特號交付後仍須繼續花費10億美元才能全部完工。

由於福特號艦建造進度已經落後，美國海軍也爭論是否要在首艦福特號上進行全船抗衝擊測試（Full-Ship Shock Trials，FSST），因為一旦在福特號進行，服役時間要再延後四到六個月，對於現階段已經落後的進度無異於雪上加霜； 而且福特號是首度採用大量新技術的首製艦，在抗衝擊測試中面臨的不確定性更高。因此，美國海軍高層傾向先集中力量讓福特號能正常服役工作，日後在二號艦甘迺迪號上進行抗衝擊測試。 不過在2015年中旬，美國國防部拒絕美國海軍的提議，仍直接下令用福特號進行全船抗衝擊測試，排定在2017財年內（約2018年）進行；如此，福特號正式服役戰備時程可能會至少延後半年。 在2017年6月下旬，消息傳出美國海軍仍傾向不讓福特號進行抗衝擊測試，如此福特號有望在2019至2020年間進行第一次作戰部署（符合最初的計畫），避免給美國海軍的航母輪調帶來更大壓力， 全船抗衝擊測試改在二號艦甘迺迪號上進行；而如果要用該艦進行全船抗衝擊測試，第一次部署的時間將不早於2022年，等於延後了兩年。然而在2017年6月28日，馬薩諸塞州的眾議員塞丘·穆爾頓（Seth Moulton）仍 呼籲美國海軍不要取消在福特號的全船抗衝擊測試，否則艦上許多新技術將在沒有驗證惡劣條件可靠度的情況下投入作戰部署。雖然全船抗衝擊測試可能延後，但美 國海軍在福特號設計建造過程中，利用新的電腦模擬/仿真技術，對船艦重要部位進行了虛擬的抗衝擊測試，提供了不少有用的信息，這是以往美國設計建造航母時 所沒有過的。

在2015年1月初，美國海軍官員表示，福特級的幾項關鍵技術如DBR雙波段雷達、EMALS電磁彈射系統、AARS先進飛機回收系統的測試開發期程，將無法趕上福特號交付美國海軍的 期限（2016年3月31日）。這些關鍵裝備的初期運轉試驗和評估工作要到2017年下半年才能開始，同年底展開整合測試 。在2015年3月中旬，美國海軍系統司令部（Naval Sea Systems Command，NAVSEA）表示AARS進度已經落後兩年 。雖然進度落後，但美國海軍與相關承包商深信這些系統都將如質完成並交付美國海軍。在2015年9月，美國海軍表示原訂在2016年3月交付的福特號，進度往後推遲6至8週，約在2016年5月交付。

在2015年10月30日，HII高層向詹氏防務週刊表示，此時福特號航母已在完成95%的建造工作，船廠每周約向美國海軍交付35個艙室，此時總計 2607個艙室中還剩450個未完成；此外，此時二號艦甘迺迪號（CVN-79）的建造進度達14%。HII強調，建造首艦福特號的過程中，建造的驗證工 程計劃、設計計劃、生產計劃和供應鏈等都不斷地進行審視與改進，雖然第一次無法做到完美，但再建造後續艦時就會進行調整，可降低後續艦的建造成本。預計 CVN-78的建造總工時將達到4900萬，CVN7-9所需建造總工時將是4400萬，比CVN78減少18%；而CVN-80的建造總工時目標為 4000萬，這將降低5億美元成本。

在2016年5月，美國海軍表示，福特號的交艦時間進一步推遲到9月，隨後在2016年7月下旬又進一步推遲到2016年11月 （原訂福特號在2018年進行全船抗衝擊測試，2021年進行第一次作戰部署，因此仍有一些時間餘裕來解決技術問題）。此時美國海軍沒有具體說明是否因為 特定項目（例如AAG、EMALS的可靠度距離合格都有顯著落差）造成交艦進度拖延。

2016年7月下旬，福特號的艦體建造工程已經完成98%，97%的 艦內艙室已經由美國海軍驗收，89%的繫泊靜態測試已經完成；EMALS在2016年5月完成所有初步測試，四條彈射器總共完成242次靜態配重物彈射 （模擬真實艦載機的重量）；推進系統仍在測試，在2016年6月11日進行了船位調轉（turn ship evolution），這是該艦在2013年11月下水後後首次移動，調轉停泊方向主要是讓其餘測試工作能順利進行。

在DBR雙波段雷達的測試方面，在2016年7月下旬的消息指 出，此時DBR的整體能力仍未完成驗證。DBR的陸基測試系統使用仍在開發的軟體，並且存在一些硬體可靠度問題；測試結果顯示功率發射以及雷達T/R模組 的故障率已經下降，但預量產模型尚未完成上艦之前的所有必要測試。美國海軍表示，DBR雙波段相位陣列雷達的六個陣面（VSR、MFR各三個）都完成全功 率運轉測試 ，X波段的MFR雷達完成海上目標追蹤測試，但此時尚未進行VSR與MFR雷達同時工作的整合測試。此外，用來在飛行甲板與彈藥庫之間運送彈藥的先進武器 彈藥升降機也未還沒完成驗證，不能確保可靠度達到實戰標準。

美國參議院武裝部隊委員會（Senate Armed Services Committee）主席約翰.麥克凱恩（John McCain）在2016年7月下旬表示，此時福特號艦上許多關鍵系統都不能即時完成驗證，包括AAG先進攔截索、先進武器彈藥升降機、DBR雙波段雷達等都還沒 完成驗證；依照此時的福特號各項關鍵次系統（如EMALS、AAG等）達成的可靠度，根本不可能執行連續4天的24小時高強度作戰任務。約翰.麥克凱恩批評福特級的計畫管理讓人完全無法接受，許多失誤都是一開始可以避免的 （這源於2002年底國防部長倫斯斐的決定）；這個案例清楚顯示美國軍方的武器籌獲系統需要改革重整，包括不切實際的商業規劃、差勁的成本管理、過於急躁地 將新技術投入使用、採取併行（Concurrency）政策導致大量系統設計還沒定案就開始製造裝艦、新系統測試結果無法達到原訂的要求等等。此時福特號的超支幅度超過了23億美元，總成本超過130億美元 （先前一些悲觀的預測認為福特號總共需要142億美元才能完成）。 美國國防部作戰測試評估總監（Director of Operational Test And Evaluation）Michael Gilmore，表示美國國防部在2008年在三項主要關鍵技術（EMALS電磁彈射器、AARS先進攔截索、DBR雙波段雷達系統）還沒有發展成熟之際，就決定展開福特號的建造工作， 造成了福特號現在面臨的困境；除非艦上主要關鍵系統的可靠度達到標準，否則福特號就無法投入戰備勤務。

如同前述，2002年底國防部長倫斯斐將原本三階段漸進式發展的CVNX計畫 （CVN-77~80）改成讓所有新技術提前在CVN-78上一次到位，連帶使美國海軍倉促地進行各項發展計畫，就已經注定了福特號此時面臨的困局；而早在2007年CVN-78建造主合約簽署之前，GAO的報告已經預期，EMALS、AARS、DBR等系統的發展進度將無法配合CVN-78的建造期程，日後 也果然應驗。前述 這些進度落後系統都不是面臨根本性的重大問題，只要給予合理的發展測試時程，自然會在合理的時間點達成可以實用化的成熟度與可靠度。 然而，CVN-21則是在這些系統有時間發展成熟之前，就要求裝上CVN-78，後果就是CVN-78建成之後一段時間內，前述這些系統都無法達成擔負戰備的可靠度與成熟度。

在2016年9月中旬，消息傳出福特號的主發電機（Main Turbine Generators，MTGs）的穩壓器（voltage regulator）證實有重大問題，無法讓所有主發電機以全功率輸出。在6月12日的測試中，二號主發電機發生小規模爆炸──雖然美國海軍不認為當時的 情況是「爆炸」，但另有消息表示 這樣的爆炸規模已經足以讓殘骸進入渦輪發電機，而且事發後有濃煙擴散到其他艙間。美國海軍發言人Thurraya Kent表示，當時艦上人員察覺有煙霧冒出，但沒有火警，沒有觸發任何消防救火措施或造成人員傷亡，也不需要進行疏散。一個消息來源指出，福特號的二號主 發電機在6月12日的事故中受損嚴重，而一號主發電機隨後也在7月時發生一起規模較小的類似事故；兩部主發電機的意外一度使福特號的主發電機測試工作放 緩，直到問題確實找出問題為止，而最後證實問題來源是穩壓器（Voltage regulating system）有設計缺陷，在電力轉移過程中導致發電機受損。依照日後國防部作戰測試評估總監（Director of Operational Test and Evaluation，OT&E）的報告，當初美國海軍希望縮短研發時間，批准直接使用現成的變電設計，但並沒有仔細測試這跟艦上其他用電系統是否良好匹配。在討論修復的方案時，一開始工程人員擔心二號主發電機受到重大損壞，必須將整個12噸重的機組 從船艙內吊出換新，這將是一項昂貴、複雜且耗時的工程，需要切穿數層甲板與船體；不過經研究以後，受損的二號主發電機能直接在艙內移出轉子並更換，而不需 要整組吊出，而損傷較輕的一號主發電機也能在原地維修。在9月14日，美國國防部證實，將先對福特號受損的主發電機組進行局部維修，二號主發電機組更換轉 子，並維修一號主發電機；而二號發電機的整體修復則計畫在服役之後於成軍巡航後可獲得性（Post-Shakedown Availability，PSA）整修時進行。福特號的主發電機修復計畫預定耗資3700萬美元，而這項修復也使得福特號的交付期程延到2017年3月 以後，但不會影響排訂在2019年進行的全船抗衝擊測試與2021年的首次實戰部署；同時，收復主發電機而增加的經費也不會使福特號建造成本超出美國國會 訂出的上限（目前是129億美元）。

在2016年11月2日，美國海軍海上系統司令部（Naval Sea Systems Command）部長湯姆斯.摩爾少將（ Vice Adm. Thomas Moore）表示，此時福特號最關鍵的兩大問題：AAG先進攔阻索以及MTG主發電機組都有進展，其中先前發生爆炸的MTG的調查工作已經接近尾聲，並且 已經確定問題點在於MTG本身，而維修工作也已經開始進行，數週內MTG就能重新開始運轉並進行測試。AAG此時仍在陸地設施進行測試，進度達56%，表 現已經趨於穩定，預定在2017年2月會完成F/A-18E/F超級大黃蜂戰機戰機的降落手冊，在福特號啟航展開測試時預估AAG就可以展開艦載機降落阻 攔測試。至於EMALS電磁彈射器的測試工作已經完成，AWE先進武器升降機以及DBR雙波段雷達仍需要進行測試。雖然說明福特號測試工作已有進展，但湯姆斯.摩爾少將此時仍拒絕公布福特號可以交付的日期。

依照2018年美國政府審計組織（GAO）的報告，福特號是在2008財年訂購採辦；以2019財年預算草案估計，依照當時的美元價值計算，福特號的採辦成本約為130億美元。福特號的長期採辦（Advance Procurement，AP）從是在2001至2007財政進行，並在隨後2008至2011財年度以國會授權的四年期增量資金，獲得了項目全部資金。由於建造期間成本上漲，福特號在2014到2016財年，以及2018財年獲得額外的1.3949億美元採購資金。

依照美國海軍2021財年預算計畫，福特號（2008財年訂購）的採辦總花費估計為133億1650萬美元（依照2021財年幣值）。

　
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