Tàu sân bay

Tàu sân bay, hay hàng không mẫu hạm, là một loại tàu chiến được thiết kế để triển khai và thu hồi lại máy bay – trên thực tế hoạt động như một căn cứ không quân trên biển. Vì vậy, các tàu sân bay cho phép lực lượng hải quân triển khai không lực ở các khoảng cách lớn không phụ thuộc vào các căn cứ ở gần đó để làm căn cứ trên mặt đất cho máy bay. Các lực lượng hải quân hiện đại với những con tàu như vậy coi chúng là trung tâm của hạm đội, vai trò trước đó do thiết giáp hạm đảm nhận. Sự thay đổi này diễn ra do sự phát triển của chiến tranh trên không ngay trước Chiến tranh thế giới thứ hai, khi các loại máy bay ngày càng trở nên nguy hiểm và có tầm bay xa hơn. 
Các tàu sân bay không có hộ tống được coi là dễ bị các tàu khác, máy bay, tàu ngầm hay phi đạn tấn công và vì thế chúng phải di chuyển trong một đội tàu sân bay. Trong lực lượng hải quân của nhiều nước, đặc biệt là Hải quân Hoa Kỳ, một tàu sân bay được coi là tàu chủ lực. Cùng với tàu ngầm hạt nhân, tàu sân bay được xem là có vai trò trọng yếu trong sức mạnh hải quân của 1 cường quốc.
Tàu sân bay có khả năng tấn công rất mạnh và luôn được nhiều tàu khu trục đi theo bảo vệ, nhưng cũng như mọi loại vũ khí khác, tàu sân bay không phải là "bất khả chiến bại", các cường quốc quân sự luôn chuẩn bị sẵn lực lượng và phương án để đánh chìm tàu sân bay đối phương. Điển hình là trong Thế chiến thứ hai, các nước Anh, Mỹ và Nhật đã huy động hàng chục tàu sân bay để tác chiến, trong số đó 40 tàu sân bay đã bị đánh chìm (20 tàu của Nhật, 12 tàu của Mỹ, 8 tàu của Anh), hàng chục tàu khác bị đánh hỏng nặng. 
Trong cuối thế kỷ XX – đầu thế kỷ XXI, việc bảo vệ/tiêu diệt tàu sân bay được coi là nhiệm vụ quan trọng nhất để đảm bảo giành chiến thắng trong tác chiến hải quân giữa các cường quốc. Trong khi Hoa Kỳ có đội tàu sân bay lớn nhất thế giới thì Liên Xô/Nga lại đáp trả bằng việc chế tạo những vũ khí chuyên biệt rất mạnh (tàu ngầm mang tên lửa và ngư lôi hạng nặng, thủy lôi thông minh, tên lửa chống hạm có tầm bắn siêu xa và vận tốc siêu thanh), chuyên dùng để tiêu diệt tàu sân bay đối phương (xem Những cách tiêu diệt tàu sân bay)
Tàu sân bay có ưu thế ở cự ly tấn công xa, máy bay của nó có thể tấn công mục tiêu ở cự ly 700km. Nhưng đến cuối thế kỷ XX – đầu thế kỷ XXI, do công nghệ phát triển, ngày càng nhiều quốc gia chế tạo được các loại vũ khí mới có tầm bắn còn xa hơn tàu sân bay (tên lửa chống hạm tầm xa, tàu ngầm không người lái), khiến ưu thế của tàu sân bay bị mất dần, trong khi chi phí đóng tàu sân bay thì ngày càng đắt đỏ. Các chuyên gia đánh giá tàu sân bay đang mất dần hiệu quả và sẽ sớm bị thay thế bởi các loại tàu chiến mới, tương tự như số phận của các thiết giáp hạm trong thập niên 1940.

Hình dạng sân bay

Các tàu sân bay hiện đại có sàn bay phẳng, sàn bay được dùng làm nơi cất cánh và hạ cánh cho các máy bay. Máy bay cất cánh lên phía trước, ngược chiều gió, và hạ cánh từ phía sau. Các tàu sân bay có thể chạy với tốc độ, ví dụ lên tới 35 knot (65 km/h), ngược chiều gió khi máy bay cất cánh để tăng tốc độ gió biểu kiến, nhờ vậy giảm được tốc độ cần thiết của máy bay so với con tàu. Trên một số chiếc, một hệ thống phóng máy bay hoạt động bằng hơi nước được sử dụng nhằm đẩy máy bay về phía trước trợ giúp thêm vào sức mạnh của động cơ máy bay, cho phép máy bay cất cánh ở một khoảng cách ngắn hơn bình thường, thậm chí với hiệu ứng của gió ngược chiều từ phía trước tới. Trên các tàu sân bay khác, máy bay không cần trợ giúp để cất cánh – yêu cầu trợ giúp cất cánh liên quan tới thiết kế máy bay và đặc điểm của nó. Ngược lại, khi hạ cánh trên một tàu sân bay, một số máy bay chỉ dựa vào một móc đuôi để ngoắc vào các dây hãm chạy ngang sàn bay của tàu để giữ chúng dừng lại trong một khoảng cách ngắn hơn bình thường. Một số loại khác dùng khả năng lơ lửng của nó để hạ thẳng đứng và vì thế cần phải giảm tốc độ khi hạ cánh. Từ cuối Chiến tranh thế giới thứ hai việc hướng đường băng hạ cánh chéo một góc so với trục chính của con tàu đã trở nên phổ thông. Chức năng đầu tiên của kiểu đường băng chéo là cho phép máy bay nào không móc được dây hãm, gọi là "bolter" (chú ngựa bất kham), tiếp tục cất cánh mà không gặp phải nguy cơ lao vào các máy bay đang đỗ ở khu vực phía trước sàn bay. Đường băng chéo cũng cho phép hạ cánh một máy bay cùng lúc với việc phóng một máy bay khác ở đường băng trước.
Các vùng sàn bay bên hông của tàu chiến (đài chỉ huy, tháp kiểm soát bay, hệ thống thoát khí của động cơ và các thứ khác) được tập trung ở một vùng khá nhỏ được gọi là một "đảo". Rất hiếm tàu sân bay được thiết kế hay được chế tạo mà không có một đảo và kiểu thiết kế như vậy chưa từng được thấy trên bất kỳ một tàu sân bay cỡ hạm đội nào.
Một hình dạng gần đây hơn, gọi là kiểu nhảy cầu (ski jump), được Hải quân Hoàng gia Anh sử dụng, có một đầu dốc lên ở phía trước đường băng. Nó được phát triển để có thể phóng được các máy bay VTOL (máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng) hay STOVL (máy bay cất cánh đường băng ngắn và hạ cánh thẳng đứng) như kiểu Sea Harrier hay F-35. Mặc dù máy bay có thể bay lên thẳng đứng ở trên boong, nhưng việc sử dụng bờ dốc sẽ tiết kiệm nhiên liệu. Vì sẽ không cần tới các máy phóng và dây hãm nữa, các tàu sân bay kiểu này sẽ giảm được trọng lượng, tính phức tạp, và khoảng không cần thiết để bố trí thiết bị.

Các kiểu thông thường

Trong thế kỷ vừa qua, đã có nhiều kiểu tàu sân bay được thiết kế, một số chúng hiện đã lỗi thời. Nói chung, chúng có thể được phân loại như sau:

Nguồn gốc

Khi máy bay nặng hơn không khí được phát triển vào đầu thế kỷ XX, nhiều lực lượng hải quân bắt đầu chú ý tới tiềm năng sử dụng chúng để trinh sát những tàu chiến lớn. Nhiều chuyến bay thử nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra ý tưởng này. Eugene Ely là phi công đầu tiên được phóng từ một tàu đứng yên vào tháng 10 năm 1910. Ông đã cất cánh từ một kết cấu được gắn chặt vào phần sàn ở mũi tàu chiếc tuần dương hạm bọc thép của Mỹ, USS Birmingham tại Hampton Roads, Virginia và hạ cánh ở gần đó trên Mũi đất Willoughby sau vài phút bay trên không. Vào ngày 18 tháng 1 năm 1911 ông trở thành phi công đầu tiên cất cánh trên một tàu đứng yên. Ông cất cánh từ đường đua Tanforan và hạ cánh trên một kết cấu tạm khác trên đuôi chiếc USS Pennsylvania bỏ neo tại San Francisco bến cảng – hệ thống phanh ngẫu tác gồm các bao cát và những sợi dây dẫn thẳng tới mũi hãm và những sợi dây được miêu tả bên trên. Máy bay của ông sau đó quay tròn và ông không thể cất cánh lại. Sĩ quan chỉ huy Charles Samson, RN, trở thành người đầu tiên cất cánh từ một tàu chiến đang chạy vào ngày 2 tháng 5 năm 1912. Ông cất cánh trong một Short S27 từ tàu chiến HMS Hibernia khi nó đang chạy với tốc độ 10,5 knots (19 km/h) trong cuộc Thao diễn hạm đội hoàng gia ở Weymouth.
Tàu HMS Ark Royal được xem là chiếc tàu sân bay đầu tiên. Ban đầu nó là một chiếc tàu buôn, nhưng được hoán cải lại để trở thành một tàu sân bay chở máy bay trên biển. Được đưa vào sử dụng năm 1914, nó phục vụ trong chiến dịch Dardanelles đến hết Chiến tranh thế giới thứ nhất.
Cuộc tấn công đầu tiên từ một tàu sân bay là tấn công một mục tiêu trên đất liền diễn ra ngày 19 tháng 7 năm 1918. Bảy chiếc Sopwith Camel được phóng từ HMS Furious đã tấn công căn cứ zeppelin của Đức tại Tondern, với hai quả bom 50 lb mỗi quả. Nhiều khí cầu và bóng khí bị phá huỷ, nhưng vì tàu sân bay không có cách nào để thu hồi máy bay một cách an toàn, hai phi công đã bỏ máy bay trên biển cạnh tàu trong khi những người khác bay tới nước Đan Mạch trung lập.

Những năm giữa hai cuộc chiến

Hiệp ước Hải quân Washington năm 1922 đã đặt ra những giới hạn chặt chẽ về sức mạnh hải quân sau Chiến tranh thế giới thứ nhất, các giới hạn không chỉ về tổng kích thước của các tàu sân bay, mà còn về giới hạn tối đa là 27.000 tấn cho mỗi chiếc. Mặc dù đã có một số sửa đổi về tổng kích thước (chỉ tính những chiếc trong hạm đội, không tính những chiếc thử nghiệm), không được vượt quá tổng kích thước. Tuy nhiên, trong khi các cường quốc hải quân lớn vượt quá kích thước đối với những chiếc tàu chiến, thì họ không vượt kích thước đối với các tàu sân bay. Vì thế, nhiều tàu chiến và tuần dương hạm đang được chế tạo (hay đang được sử dụng) đã được chuyển đổi thành tàu sân bay. Chiếc tàu đầu tiên có sàn phẳng trên toàn bộ chiều dài là chiếc HMS Argus, việc hoán cải nó hoàn thành vào tháng 9 năm 1918, Hải quân Hoa Kỳ nối gót vào năm 1920, khi việc hoán cải chiếc USS Langley hoàn thành. Hạm đội tàu sân bay đầu tiên của Mỹ chỉ được đưa vào phục vụ năm 1928 (USS Lexington và Saratoga).
Chiếc tàu sân bay thực sự đầu tiên được phát triển là chiếc HMS Hermes, mặc dầu chiếc đầu tiên được biên chế vào hạm đội là chiếc Hosho của Nhật Bản (được biên chế vào tháng 12 năm 1922, tiếp đó là chiếc HMS Hermes vào tháng 7 năm 1923). Thiết kế của chiếc Hermes tiếp nối và có ảnh hưởng từ chiếc Hosho, và việc chế tạo nó trên thực tế được bắt đầu sớm hơn, nhưng nhiều cuộc kiểm tra, thực nghiệm và ngân sách đã làm chậm thời gian hoàn thành nó.
Tới cuối thập niên 1930, các tàu sân bay trên thế giới thường mang ba kiểu máy bay: máy bay phóng ngư lôi, cũng được sử dụng cho những vụ ném bom quy ước trinh sát; máy bay ném bom bổ nhào, cũng được sử dụng vào trinh sát (trong Hải quân Hoa Kỳ, kiểu máy bay này được gọi là "máy bay ném bom trinh sát"); và máy bay chiến đấu để bảo vệ hạm đội và hộ tống các máy bay ném bom đi làm nhiệm vụ. Bởi vì khoảng không trên tàu sân bay rất hạn chế, tất cả các máy bay đó đều nhỏ, có một động cơ, và thường có cánh gấp lại để dễ xếp cất.

Chiến tranh thế giới thứ hai

Các tàu sân bay đóng một vai trò quan trọng trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Với 7 tàu hoạt động, Hải quân Hoàng gia Anh có một ưu thế về số lượng to lớn ở đầu cuộc chiến khi cả Đức và Ý đều không có tàu sân bay. Tuy nhiên, điểm yếu dễ bị tấn công cả các tàu sân bay trước các tàu chiến truyền thống đã nhanh chóng lộ ra khi tàu HMS Glorious bị tuần dương hạm Đức đánh đắm trong chiến dịch Na Uy năm 1940. Tới Chiến tranh thế giới thứ hai, các tàu chở thủy phi cơ không còn được coi là ngang sức với những tàu sân bay mang máy bay quy ước, bởi vì các máy bay quy ước có tầm bay xa hơn, nhanh hơn, với trọng lượng vũ khí đem theo lớn hơn và tính năng tốt hơn; sau cuộc chiến, những chiếc máy bay trực thăng đầu tiên đã thay thế nhiều nhiệm vụ của những máy bay trên biển.
Sự yếu kém rõ ràng này trước các tàu chiến đã thay đổi vào tháng 10 năm 1940 khi chiếc tàu sân bay HMS Illustrious tung ra một cuộc tấn công tầm xa vào hạm đội Ý trong Trận Taranto. Chiến dịch này đã làm mất khả năng chiến đấu của 3 trong 6 tàu chiến tại cảng và chỉ mất 2 chiếc trong số 21 chiếc máy bay tấn công Fairey Swordfish torpedo bombers. Các tàu sân bay cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc củng cố cho đảo Malta, cả bằng cách vận chuyển máy bay và bảo vệ các đoàn tàu tiếp tế cho hòn đảo đang bị phong tỏa này. Việc sử dụng các tàu sân bay đã làm cho hải quân của Ý và Đức vốn chỉ có căn cứ sân bay trên đất liền không thể thống trị trên vùng Địa Trung Hải.
Ở Đại Tây Dương, các máy bay từ tàu sân bay HMS Ark Royal và HMS Victorious chịu trách nhiệm làm giảm bước tiến của Tàu chiến Bismarck Đức trong tháng 5 năm 1941. Sau đó, các tàu sân bay hộ tống đã chứng minh giá trị của mình trong vai trò bảo vệ các đoàn tàu vận tải trong Trận chiến Đại Tây Dương thứ hai và ở các vùng biển Bắc Cực.
Nhiều trận chiến lớn ở Thái Bình Dương cũng có sự tham gia của các tàu sân bay. Nhật Bản bắt đầu cuộc chiến với 10 chiếc, hạm đội lớn nhất và hiện đại nhất trên thế giới ở thời điểm đó. Mỹ có 7 chiếc tàu sân bay vào lúc bắt đầu cuộc chiến cho dù chỉ có 3 trong số chúng hoạt động ở Thái Bình Dương.
Việc phát triển những ngư lôi lặn ở độ sâu thấp của Nhật Bản năm 1939, vụ tấn công năm 1940 của Không quân Hoàng gia Anh vào hạm đội Ý ở Taranto, vụ tấn công bất ngờ của Nhật Bản vào Trân Châu Cảng là một minh chứng rõ ràng của sức mạnh có được khi sở hữu một lực lượng lớn những tàu sân bay hiện đại.
Đồng thời, người Nhật bắt đầu tiến ra khắp Đông Nam Á và vụ đánh chìm Prince of Wales và Repulse của các máy bay có căn cứ trên mặt đất của Nhật Bản khiến cho nảy sinh nhu cầu về những chiếc tàu bảo vệ hạm đội khỏi những cuộc tấn công không quân. Tháng 4 năm 1942, Lực lượng tàu sân bay tấn công nhanh của Nhật Bản chạy vào Ấn Độ Dương và đánh chìm các tàu, gồm cả chiếc tàu sân bay đang được sửa chữa và không được bảo vệ HMS Hermes. Các hạm đội nhỏ hơn của Đồng Minh không được bảo vệ đúng mức đã bị buộc phải rút lui hay bị phá huỷ. Trong Trận chiến biển San Hô, các hạm đội Mỹ và hạm đội Nhật Bản lần đầu tiên trao đổi những trận tấn công bằng máy bay lẫn nhau mà không tàu bên nào nhìn thấy nhau. Trong Trận Midway, 4 tàu sân bay Nhật bị đánh chìm trong một cuộc tấn công bất ngờ bởi những chiếc máy bay từ 3 tàu sân bay của Hoa Kỳ lúc ấy đang được cho là ở Thái Bình Dương.
Sau đó người Mỹ có thể chế tạo được số lượng lớn máy bay trang bị trên hạm đội hỗn hợp gồm nhiều loại tàu: tàu sân bay hạng nhẹ, tàu sân bay hộ tống, và quan trọng nhất là lớp tàu Essex mới được đưa vào sử dụng năm 1943. Những chiếc tàu sân bay này là hạt nhân tạo nên lực lượng đặc nhiệm tàu sân bay nhanh của Hạm đội 3 và Hạm đội 5, đóng một vai trò quan trọng trong chiến thắng ở mặt trận Thái Bình Dương. Sự lu mờ của thiết giáp hạm như là một thành phần hàng đầu trong hạm đội đã được minh chứng rõ ràng với việc đánh đắm chiếc thiết giáp hạm lớn nhất từng được chế tạo, chiếc Yamato, bởi máy bay từ tàu sân bay năm 1945. Nhật cũng chế tạo tàu sân bay lớn nhất của cuộc chiến, chiếc Shinano, nguyên là một chiếc thiết giáp hạm lớpYamato, được thay đổi chức năng trong quá trình đóng sau thảm họa mất 4 chiếc tàu sân bay trong trận Midway. Nó bị một tàu ngầm Mỹ tuần tiễu đánh đắm tháng 11 năm 1944, khi đang vận chuyển sau khi vừa được hạ thủy, nhưng trước khi được trang bị hoàn chỉnh hay hoạt động.

Những cải tiến trong quá trình phục vụ

Kinh nghiệm chiến đấu đã cho thấy phát minh "mũi tàu chống bão" của Anh là cách sử dụng mũi tàu hữu hiệu nhất, hơn cả súng máy hay một tầng thứ nhì. Loại mũi tàu này đã được sử dụng rộng rãi cho các tàu sân bay Anh và Mỹ. Tàu sân bay Nhật Taiho là tàu đầu tiên của Nhật sử dụng phát minh này.
Bắt đầu muộn trong cuộc chiến với lớp tàu sân bay Midway, các tàu sân bay của Hoa Kỳ đã trở nên to lớn tới mức thực tế việc áp dụng khái niệm thiết kế sàn chứa máy bay (hangar deck) trở thành sàn chắc (strength deck) không còn thích hợp nữa, và mọi tàu sân bay của Hoa Kỳ sau này đều có sàn cất cánh là sàn chắc, khiến đảo trở thành siêu cấu trúc duy nhất.

Những tàu sân bay hạng nhẹ

Sự thiệt hại 3 tàu sân bay hạm đội liên tiếp ở Thái Bình Dương buộc Hải quân Hoa Kỳ phải phát triển tàu sân bay hạng nhẹ (CVL) từ những thân tàu tuần dương hạm hạng nhẹ vốn đã được chế tạo. Chúng được dùng để hỗ trợ thêm các phi đội máy bay chiến đấu cho lực lượng tấn công, và đã chỉ được sử dụng trong Hải quân Hoa Kỳ trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Hải quân Hoàng gia Anh cũng đưa ra một thiết kế tương tự cho họ và các nước thuộc Khối thịnh vượng chung Anh sau Chiến tranh thế giới thứ hai. So với tàu sân bay hạm đội, tàu sân bay hạng nhẹ nhỏ hơn và mang được ít máy bay hơn, nhưng bù lại thì nó rẻ hơn và có thể đóng nhanh hơn.
Một trong những chiếc tàu sân bay hạng nhẹ, chiếc INS Viraat của Ấn Độ, ban đầu là HMS Hermes, vẫn được sử dụng cho tới đầu thế kỷ 21.

Những tàu sân bay hộ tống và tàu sân bay kiểu tàu buôn

Để bảo vệ các đoàn tàu trên biển Đại Tây Dương, người Anh đã phát triển một kiểu tàu được gọi là tàu sân bay kiểu tàu buôn, chúng vốn là những tàu buôn được trang bị một sàn phẳng cho khoảng 6 chiếc máy bay. Chúng được vận hành bởi những đoàn thủy thủ dân sự, treo cờ thương mại và mang hàng hóa thông thường tuy nhiên vẫn có hỗ trợ bảo vệ bằng không quân. Bởi vì những tàu đó không có thang máy hay chỗ đỗ cho máy bay, việc bảo dưỡng máy bay bị hạn chế và trong suốt cuộc hành trình, máy bay phải đỗ trên boong.
Chúng được dùng tạm thời cho tới khi tàu sân bay hộ tống chuyên dụng được chế tạo ở Hoa Kỳ (Xếp hạng ở Hoa Kỳ CVE). Tàu sân bay hộ tống chỉ lớn bằng một phần ba kích thước của một tàu sân bay hạm đội, nó mang được khoảng 20-25 máy bay. Hơn một trăm chiếc đã được chế tạo hay được hoán cải từ các tàu buôn.
Các tàu sân bay hộ tống sản xuất tại Hoa Kỳ thường từ hai kiểu thiết kế thân căn bản: một từ tàu buôn, và một từ tàu chở dầu hơi lớn và tốc độ hơi cao. Bên cạnh việc bảo vệ hộ tống, chúng được sử dụng để vận chuyển máy bay qua biển. Tuy nhiên, một số cũng tham gia vào các trận đánh giải phóng Philippines, nổi tiếng là trận chiến ngoài khơi Samar trong đó 6 chiếc tàu sân bay hộ tống và các tàu khu trục đã nhanh chóng tiếp chiến 5 tàu chiến hạng nặng Nhật Bản và buộc chúng phải rút lui.

Tàu buôn có hệ thống phóng

Là một thứ tàu dùng tạm trong lúc khẩn cấp trước khi các tàu sân bay kiểu tàu buôn được đem ra sử dụng, người Anh đã bảo vệ trên không cho các đoàn hộ tống bằng cách sử dụng "Tàu buôn có hệ thống phóng" (CAM ships) và các tàu sân bay kiểu tàu buôn. Các tàu buôn có hệ thống phóng vốn là các tàu buôn được trang bị một máy bay, thường là một chiếc Hawker Hurricane đã qua sử dụng trong chiến đấu, được phóng bằng một máy phóng. Một khi đã được phóng đi, máy bay không thể đỗ trở lại trên bong và phải hạ cánh xuống biển nếu không thể bay tới đất liền. Trong 2 năm, chỉ chưa tới mười vụ phóng kiểu này được thực hiện, tuy thế những chuyến bay đó cũng mang lại một số thành công: hạ 6 máy bay ném bom trong khi chỉ mất một phi công.

Đường băng chéo

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, máy bay phải hạ cánh trên một đường băng song song với trục dài của thân tàu. Máy bay nào đã đỗ trên sàn được cho đỗ ở mũi tàu, chỗ cuối đường băng. Một thanh ngăn va chạm được dựng lên phía sau chúng để ngăn máy bay đang hạ cánh khỏi lao vào khu vực đó bởi vì móc giữ của nó móc trượt vào các dây giảm tốc. Nếu điều này xảy ra, thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng, thương vong hay thậm chí, nếu thanh chắn không đủ chắc, còn phá hủy các máy bay đã đỗ.
Một phát triển quan trọng trong thập niên 1940 khi người Anh phát minh ra đường băng chéo, nơi đường băng được đặt chéo vài độ so với trục thân tàu. Nếu một máy bay không móc được cáp giảm tốc, phi công chỉ cần tăng sức động cơ lên tối đa rồi lại cất cánh lại và sẽ không đâm phải các máy bay đã đỗ bởi vì đường băng chéo góc hướng ra ngoài biển.

Những phát triển thời hậu Thế chiến 2

Hệ thống phóng thủy lực hiện đại, được cung cấp sức mạnh thủy lực từ các nồi hơi hay các lò phản ứng, được Trung tá Anh C.C. Mitchell phát minh ra. Nó đã được ứng dụng rộng rãi sau khi được thử nghiệm nhiều lần trên chiếc HMS Perseus từ giữa 1950 và 1952 nó cho thấy sức mạnh lớn hơn và độ tin cậy cao hơn những hệ thống phóng dùng khí nén vốn từng được đưa vào sử dụng từ thập niên 1930.
Một sáng chế khác của người Anh là bộ phận chỉ thị độ dốc trượt (glide-slope indicator) (cũng được gọi là "thịt viên"). Đó là một cái đèn được điều khiển kiểu con quay hồi chuyển (gyroscopically-controlled lamp) ở phía hạ cánh của boong, và được phi công đang sắp hạ cánh quan sát thấy, chỉ thị cho anh ta thấy anh ta đang ở quá cao hay quá thấp so với đường lượn xuống chính xác. Nó cũng tính toán sẵn ảnh hưởng của sóng đối với boong. Thiết bị này đã trở nên cần thiết khi tốc độ hạ cánh của máy bay ngày càng tăng lên.
Hải quân Hoa Kỳ từ sớm đã cố gắng để trở thành một lực lượng hạt nhân chiến lược với kế hoạch chế tạo chiếc USS United States (CVA-58), ký hiệu CVA, với chữ "A" để biểu thị "hạt nhân". Chiếc tàu này mang các máy ném bom cánh quạt đôi, mỗi chiếc có thể mang một quả bom hạt nhân. Dự án này đã bị hủy bỏ dưới sức ép của lực lượng mới được thành lập gần đây là Không lực Hoa Kỳ, và chữ "A" được dùng lại với ý nghĩa "tấn công". Nhưng điều này chỉ làm chậm sự lớn mạnh của các siêu hàng không mẫu hạm. Các vũ khí hạt nhân sẽ được mang ra biển bất chấp sự phản đối của Không quân năm 1955 trên chiếc USS Forrestal, và tới cuối thập niên 1950 Hải quân đã có nhiều máy bay tấn công trang bị vũ khí hạt nhân.
Hải quân Hoa Kỳ mang vũ khí hạt nhân trên biển theo cách khác bằng cách chế tạo các tàu sân bay có trang bị các lò phản ứng hạt nhân. Chiếc USS Enterprise là chiếc tàu sân bay đầu tiên được cung cấp năng lượng theo kiểu này và những chiếc siêu hàng không mẫu hạm này có ưu thế vì kiểu công nghệ đó cho phép chúng hoạt động lâu dài trên biển. Một quốc gia khác duy nhất theo gót Hoa Kỳ là Pháp với chiếc Charles de Gaulle.
Những năm hậu chiến cũng chứng kiến sự phát triển của máy bay trực thăng với nhiều khả năng khác biệt so với máy bay chiến đấu. Trong khi các máy bay có cánh cố định thường có nhiệm vụ chiến đấu không đối không và không đối đất thì các máy bay trực thăng được sử dụng để vận chuyển trang thiết bị và con người và có thể được sử dụng trong vai trò chiến tranh chống tàu ngầm với thiết bị siêu âm thả xuống nước và các tên lửa.
Vào cuối thập niên 1950 đầu thập niên 1960, Anh Quốc đã hoán cải một số tàu sân bay cũ của họ thành các tàu sân bay chở quân biệt kích, và những chiếc máy bay trên biển kiểu HMS Bulwark. Để chiến đấu chống lại những ý nghĩa đắt giá của thuật ngữ "hàng không mẫu hạm", chiếc tàu loại mới lớp Invincible ban đầu được chỉ định "thông qua sàn các tuần dương hạm" và chở các máy bay trực thăng với nhiệm vụ hộ tống. Khi loại máy bay Sea Harrier xuất hiện, chúng đã có thể mang cả máy bay cánh cố định cho dù có đường băng ngắn.

Hiện nay

Hiện tại, chỉ các tàu sân bay dùng năng lượng hạt nhân là có các nồi hơi như một phần trong hệ thống sức mạnh chuyển động của nó, đa phần các tàu sân bay hiện nay được trang bị thiết bị phát hơi chỉ dùng để cung cấp năng lượng cho các máy phóng.
Hệ thống máy phóng có ưu điểm là giúp tăng thêm tải trọng vũ khí cho máy bay khi cất cánh, nhưng nó tạo ra ma sát lớn khi máy bay cất cánh dẫn đến giảm tuổi thọ và cần phải bảo trì thường xuyên. Ngoài ra, máy phóng cần nạp lại năng lượng nên nó làm hạn chế tốc độ phóng máy bay. Ví dụ: tàu sân bay lớp Nimitz của Mỹ có 4 máy phóng hơi nước cũng chỉ có thể cho 3-4 máy bay cất cánh/1 phút.
Do sử dụng máy phóng nên các tàu sân bay Mỹ là những tàu thích hợp với khí hậu ấm, chúng cố gắng hạn chế tối đa việc phải tác chiến ở các vùng biển gần Bắc - Nam cực, chúng cũng tránh sóng lớn vì độ cao trọng tâm của tàu tương đối lớn. Tàu sân bay Mỹ “kỵ” các khu vực có gió lớn vì các máy bay F/A-18 Hornet chỉ có thể cất cánh khi tốc độ gió < 18 m/s và hạ cánh khi tốc độ gió < 10 m/s.
Trong khi đó, tàu sân bay của Liên Xô/Nga thì được thiết kế theo một hướng khác. Chúng được chuyên biệt cho các vùng biển lạnh và có sóng to ở Bắc Cực, do vậy tàu sân bay Nga không có các máy phóng mà sử dụng kiểu "cầu nhảy" (do tàu thường xuyên phải hoạt động ở vùng Bắc Băng Dương có khí hậu lạnh nên hệ thống máy phóng bằng hơi nước không thể hoạt động ở vùng này). Ngoài ra, việc cất cánh bằng cầu nhảy tuy làm hạn chế tải trọng vũ khí cất cánh nhưng sẽ giúp máy bay xuất kích nhanh hơn (không cần chờ máy phóng nạp lại áp suất hơi nước.)

Tàu sân bay trong Chiến tranh Triều Tiên

Liên Hiệp Quốc (chủ yếu là Mỹ) đã thực hiện các chiến dịch tàu sân bay chống lại Quân đội Nhân dân Triều Tiên ngày 3 tháng 7 năm 1950 để đáp trả lại việc họ tấn công Nam Triều Tiên. Lực lượng tấn công 77 lúc đó gồm các tàu sân bay Valley Forge và HMS Triumph. Trước cuộc đình chiến vào ngày 27 tháng 7 năm 1953, 12 tàu sân bay Mỹ đã 27 lần tuần tiễu trong vùng biển Nhật Bản như một phần thuộc lực lượng tấn công 77.
Một đơn vị thứ hai, Lực lượng tấn công 95, được dùng làm lực lượng phong tỏa ở Hoàng Hải ngoài khơi Bắc Triều Tiên. Lực lượng này gồm một tàu sân bay hạng nhẹ của các nước Khối thịnh vượng chung Anh (Triumph, Theseus, Glory, Ocean, HMAS Sydney) và một tàu hộ tống của Mỹ (Badoeng Strait, Bairoko, Point Cruz, Rendova và Sicily).
Hơn 301.000 cuộc tấn công từ các tàu sân bay đã được tung ra trong Chiến tranh Triều Tiên: 255.545 vụ bởi các máy bay của Lực lượng đặc nhiệm 77, và 20.375 vụ bởi các tàu sân bay hộ tống của Lực lượng đặc nhiệm 95. Lực lượng của Hải quân Hoa Kỳ và Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ đặt trên tàu sân bay bị thiệt hại 541 máy bay. Không lực hạm đội Anh thiệt hại 86 máy bay trong chiến đấu, và Không lực hạm đội Úc thiệt hại 15 chiếc.

Các chiến dịch tàu sân bay Mỹ ở Việt Nam

Hải quân Hoa Kỳ đã tiến hành "một cuộc chiến kéo dài nhất, cay đắng nhất, và đắt giá nhất" (René Francillon) trong lịch sử hàng không hàng hải từ ngày 2 tháng 8 năm 1964 đến 15 tháng 8 năm 1973 trên vùng Biển Đông. Xuất phát từ hai cứ điểm là Yankee Station và Dixie Station, các tàu sân bay đã hỗ trợ các chiến dịch tấn công của quân đội Mỹ ở Nam Việt Nam và tiến hành các chiến dịch ném bom chung với Không quân Hoa Kỳ ở Bắc Việt Nam trong các Chiến dịch Flaming Dart, Chiến dịch Rolling Thunder và Chiến dịch Linebacker.
21 tàu sân bay (tất cả các hàng không mẫu hạm tấn công đang hoạt động trong giai đoạn đó trừ John F. Kennedy) được bố trí vào Lực lượng đặc nhiệm 77 của Hạm đội số 7 của Mỹ, tiến hành 86 cuộc tuần tra và hoạt động tổng cộng 9.178 lần trên giới tuyến tại Vịnh Bắc Bộ. 530 máy bay bị thiệt hại trong chiến đấu và 329 chiếc nữa vì tai nạn khi hoạt động, làm thiệt mạng 377 phi công của hải quân, cùng 64 người bị coi là mất tích và 179 người bị bắt làm tù binh chiến tranh. 205 sĩ quan và binh lính trên ba tàu sân bay (Forrestal, Enterprise và Oriskany) tử trận trong các tai nạn. Bất chấp những tổn thất đó, lực lượng không quân trên các tàu sân bay Mỹ đã không thể nào đảo ngược kết cục thất bại của Mỹ trong cuộc chiến Việt Nam.

Tàu sân bay được sử dụng hiện nay

Các siêu hàng không mẫu hạm thường là những tàu lớn nhất được điều hành bởi các lực lượng hải quân; một chiếc thuộc lớp Nimitz được lắp hai lò phản ứng hạt nhân và bốn turbine hơi dài 1092 ft (333 m) và có giá khoảng 4.5 tỷ US dollar. Hoa Kỳ sở hữu nhiều tàu sân bay nhất với khoảng hơn mười chiếc đang hoạt động, và các tàu sân bay của họ là nền tảng để phô trương khả năng quyền lực Hoa Kỳ.
Mười nước hiện có sở hữu các tàu sân bay cho phép máy bay cánh cố định hoạt động là: Hoa Kỳ, Anh, Pháp, Nga, Tây Ban Nha, Brasil, Ý, Ấn Độ, Trung Quốc và Thái Lan. Một số quốc gia khác như Canada, Nhật Bản, Pakistan, Úc, Chile, New Zealand và Singapore cũng đang sở hữu các tàu sân bay cho phép trực thăng và máy bay cất hạ cánh thẳng đứng hoạt động.
Thông thường các tàu sân bay được hộ tống theo bởi nhiều tàu khác trong một hạm đội nhằm bảo vệ chiếc tàu to lớn đó, cung cấp hậu cần, và tăng khả năng phòng thủ, tấn công. Những nhóm này thường được gọi bằng thuật ngữ nhóm chiến đấu, biên đội tàu sân bay, hay nhóm tàu sân bay, thỉnh thoảng là một nhóm tàu sân bay chiến đấu.
Việc sử dụng hàng không mẫu hạm gần đây gồm trong Chiến tranh Falklands, khi Anh đã có thể chiến thắng trong một cuộc xung đột cách nước họ 8.000 dặm (13.000 km) phần lớn nhờ ở việc sử dụng chiếc tàu sân bay cỡ lớn HMS Hermes và chiếc nhỏ hơn HMS Invincible. Chiến tranh Falklands cho thấy giá trị của những chiếc máy bay kiểu VSTOL  – chiếc Hawker-Siddeley Harrier (loại RN Sea Harrier) trong việc bảo vệ hạm đội và lực lượng tấn công khỏi sự tấn công của các máy bay từ trên bờ và trong tấn công đối phương. Các máy bay trực thăng từ các tàu sân bay được sử dụng để triển khai quân và thu hồi quân lính bị thương.
Người Mỹ cũng đã sử dụng các tàu sân bay ở Vịnh Ba Tư, Afghanistan và để bảo vệ các quyền lợi của họ ở Thái Bình Dương. Gần đây nhất, trong cuộc tấn công Iraq năm 2003 đã đề cao khả năng của các tàu sân bay trong vai trò căn cứ hàng đầu của Không lực Hoa Kỳ. Dù không có nhiều căn cứ không quân ở Trung Đông, Hoa Kỳ vẫn có thể tung ra những cuộc tấn công đáng kể từ các phi đội xuất phát từ các tàu sân bay.
Đầu thế kỷ XXI, các tàu sân bay trên khắp thế giới đã có khả năng mang khoảng 1250 máy bay. Hoa Kỳ chiếm hơn 1.000 chiếc trong số đó; nước đứng thứ hai là Anh với hơn 50 chiếc. Anh và Pháp cả hai đều đang tiến hành mở rộng khả năng về tàu sân bay của họ (với một lớp tàu thông thường), nhưng Hoa Kỳ vẫn giữ vị trí đầu bảng của mình với khoảng cách khá xa.

Hải quân Nga

Nga có một tàu sân bay đang hoạt động, hàng không mẫu hạm Admiral Kuznetsov. Hải quân Liên Xô từng có 6 tàu sân bay, nhưng sau khi Liên Xô tan rã, Nga đã không đóng loại hạm này kể từ đó vì thiếu kinh phí, thay vào đó họ tập trung đóng tàu ngầm tấn công mang tên lửa chống hạm tầm xa để khắc chế ưu thế của lực lượng tàu sân bay Mỹ.
Tàu sân bay Đô đốc Kuznetsov được đóng tại xưởng đóng tàu Nikolayev South trên bờ Biển Đen thuộc Ukraine. Việc này được khởi động vào 1985 nhưng phải đến 10 năm, tàu sân bay Kuznetsov sau mới chính thức đi vào hoạt động
Chiếc Kuznetsov hạ thủy từ đầu những năm 1990, hiện được triển khai trong Hạm đội Biển Bắc. Chiếc Kuznetsov có chiều dài 300m, chở được 26 chiến đấu cơ và 24 trực thăng, ít hơn các tàu sân bay của Mỹ. Tàu này chạy bằng động cơ hơi nước, trong khi các tàu hiện đại chạy của Mỹ đều chạy bằng năng lượng hạt nhân.
Khu vực boong tàu có diện tích 14.700 m2, được trang bị hai thang máy đẩy giúp nâng máy bay từ khoang chứa máy bay lên boong tàu. Khác với các tàu sân bay khác của phương Tây, Kuznetsov không có hệ thống máy phóng máy bay (do tàu thường xuyên hoạt động ở vùng Bắc Băng Dương có khí hậu lạnh nên hệ thống máy phóng bằng hơi nước không thể hoạt động ở vùng này). Nó hoạt động dựa trên một đường dốc có góc nghiêng 12 độ ở phía cuối boong tàu để tạo đà cho máy bay cất cánh. Việc thiếu hệ thống máy phóng máy bay đã hạn chế khá nhiều trọng lượng của các loại máy bay trên tàu bởi một chiến đấu cơ nếu mang đầy đủ tải trọng sẽ không đạt được vận tốc vượt qua tốc độ thất tốc. Trên tàu có 17 máy bay (12 chiếc Su-33 và 5 chiếc Su-25), 24 trực thăng (4 Kamov Ka-27LD32, 18 Kamov Ka-27PLO và 2 Kamov Ka-27S). Tàu có tốc độ 32 hải lý/h với thời gian hoạt động chỉ giới hạn trong 45 ngày. Chiếc Kuznetsov có 8 động cơ hơi nước (nồi hơi áp lực), 4 trục truyền động 200.000 mã lực; 2 động cơ tuabin 50.000 hp; 9 động cơ tuabin phát điện 2.011 mã lực; 6 động cơ diesel 2.011 mã lực. Phạm vi hoạt động của tàu là 7.130 km với tốc độ 59 km mỗi giờ.
Hệ thống động lực tàu chiến của các nước trên thế giới đã không còn sử dụng nồi hơi mà sử dụng tua-bin điện và các thiết bị động lực hiện đại khác nên thiết bị nồi hơi của tàu sân bay Kuznetsov được nhận xét về cơ bản đã bị lạc hậu trong ngành động cơ tàu chiến. Các tàu sân bay của Hải quân Mỹ tối thiểu cứ mỗi 3 năm phải trải qua ít nhất 8 tháng hoạt động trên biển còn từ năm 1991 tàu sân bay Kuznetsov chỉ có thể thực hiện 4 chuyến đi biển ở phạm vi hẹp và phải có tàu kéo đi theo để đề phòng sự cố nồi hơi.
Tháng 1 năm 2009, một đám cháy đã bùng phát trên tàu sân bay duy nhất của Hải quân Nga mang tên "Đô đốc Kuznetsov" khi tàu này đang thả neo ngoài khơi Thổ Nhĩ Kỳ, làm 1 thuỷ thủ thiệt mạng.

Hải quân Hoa Kỳ

Hiện nay Hải quân Hoa Kỳ có 11 tàu sân bay đang hoạt động.
Hoa Kỳ sẽ tiếp tục được sử dụng (và trong một số trường hợp được thay thế) bởi lớp tàu sân bay Gerald Ford. Họ hy vọng rằng những chiếc tàu này sẽ lớn hơn và sẽ mang hơn 80 máy bay hay nhiều hơn nữa so với lớp Nimitz, và cũng sẽ được thiết kế để khó bị radar phát hiện.
Mỹ đang giữ vị trí đầu trong danh sách những nước sở hữu tàu sân bay. Đáng kể nhất là 10 chiếc tàu sân bay hạt nhân lớp Nimitz là những tàu quân sự lớn nhất trên thế giới, có giá trung bình 4,5 tỉ USD. Chiếc George H.W. Bush trị giá 6,2 tỷ USD với boong tàu có thể chứa 90 máy bay và trực thăng chiến đấu. Chiếc USS George Washington dài 332 m, nặng 97.000 tấn, có sức chứa hơn 5.500 người và 70 máy bay và trực thăng rất hiện đại, trang bị hai lò phản ứng hạt nhân cho phép tàu hoạt động trong 18 năm mà không cần tiếp tế nhiên liệu. USS Ronald Reagan có tốc độ cao nhất là hơn 30 hải lý, chạy bằng năng lượng hạt nhân và có thể chạy liên tục trong suốt 20 năm mới phải nạp năng lượng.USS Theodore Roosevelt rộng 1,8 hecta, với trọng tải 88.000 tấn, chở gần 5.000 thủy thủ, được trang bị 90 trực thăng và máy bay chiến đấu.
Chiếc USS John C. Stennis được ví như khách sạn nổi, một thành phố thu nhỏ của nước Mỹ. Tàu có tổng cộng 19 tầng, với đầy đủ các dịch vụ thiết yếu, phòng phẫu thuật, đầu bếp chuyên nghiệp. USS John C. Stennis được đưa vào trang bị ngày 9/12/1995 tại căn cứ Hải quân Bremerton, đã từng thực hiện nhiệm vụ trong cuộc chiến chống khủng bố ở Afghanistan ngày 23/2/2002. Neo đậu và hoạt động ở biển North Arabian, USS John C.Stennis Group là căn cứ xuất kích của các máy bay chiến đấu siêu hiện đại F/A-18C. Lực lượng không quân ở đây được trang bị các máy bay chiến đấu hiện đại F/A-18, F/A-18E, EA-6B Prowler, S-3 Viking, E-2C Hawkeye và SH-60 Seehawk.
USS John C. Stennis có trọng tải lên tới 97.000 tấn, tàu có chiều dài 333m và bề ngang 78m. Tàu USS Stennis hiện đang giữ kỷ lục là tàu chiến cao nhất trên thế giới với độ cao từ đáy đến đỉnh cao nhất của rađa lên tới 74m (tương đương một tòa nhà 24 tầng). Trong khi các tàu sân bay truyền thống tiêu thụ trung bình 2 triệu lít xăng cho mỗi 3 ngày hoạt động, tàu USS Stennis (bằng công nghệ hạt nhân) thường cần 20-25 năm mới tái nạp nhiên liệu một lần.
USS John C.Stennis Group được lắp 2 động cơ nguyên tử, có tầm hoạt động xuyên đại dương thế giới và chạy với tốc độ gần 60km/h, có thể mang được 3 triệu thùng nhiên liệu để tiếp dầu cho máy bay và số lượng vũ khí đủ để thực hiện các chiến dịch quân sự dài ngày mà không cần phải tăng cường thêm. USS John C. Stennis còn được trang bị các hệ thống tên lửa phòng không tầm gần, tầm xa và hệ thống tác chiến điện tử để đối phó với các đòn tiến công từ trên không, trên biển và trên đất liền.

Hải quân Trung Quốc

Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc sở hữu chiếc tàu sân bay cũ chưa hoàn thiện từ thời Liên Xô, mua lại từ Ukraina năm 1998 là chiếc Varyag, sau đó được đem về xưởng đóng tàu Đại Liên để tiếp tục tiến hành hoàn thiện giai đoạn cuối. Ban đầu, tàu dự định đặt tên là Thi Lang, nhưng sau đó tàu được đặt tên chính thức là Liêu Ninh và đánh số hiệu 16.
Hiện tại thì Liêu Ninh vẫn có 5 điểm hạn chế, đó là dựa trên công nghệ cũ từ thời Liên Xô, giới hạn phạm vi hoạt động của con tàu và tính hữu dụng trên biển. Thứ hai là khả năng các thiết bị điện tử của nó và hệ thống vũ khí của Liêu Ninh, máy bay J-15 còn kém, không thể sử dụng máy bay cảnh báo sớm và chưa có một đội hộ tống đủ mạnh và trưởng thành để bảo vệ Liêu Ninh. Còn các báo nước ngoài miêu tả với sơn màu trắng rất dễ bộc lộ trên nền nước biển xanh thẫm cùng hệ thống đèn màu sặc sỡ về đêm, Liêu Ninh trông giống như một khu vui chơi giải trí hơn là một tàu sân bay. Đa số các nhà phân tích hải quân tin rằng Trung Quốc chủ yếu dùng Liêu Ninh để huấn luyện và thử nghiệm, tạo tiền đề để sử dụng các tàu sân bay hiện đại hơn do Trung Quốc tự đóng trong tương lai.
Hải quân Trung Quốc dự tính đến năm 2030, họ sẽ có 5-6 tàu sân bay, trong đó 2-3 chiếc là tàu sân bay hoạt động bằng năng lượng hạt nhân.

Những cách tiêu diệt tàu sân bay

Tàu sân bay là chủ lực của hạm đội, xung quanh nó luôn được bố trí nhiều tàu khu trục, tàu hộ tống, tàu ngầm để bảo vệ nó. Do vậy, đánh chìm hoặc đánh trọng thương tàu sân bay là rất khó với những nước có tiềm lực quân sự nhỏ bé, nhưng không phải là quá khó với những cường quốc quân sự. Trong Thế chiến thứ hai, đã có 40 tàu sân bay bị đánh chìm (20 tàu của Nhật, 12 tàu của Mỹ, 8 tàu của Anh), hàng chục tàu khác bị đánh hỏng nặng bởi những vũ khí khác nhau.
Sau cuộc chiến này, chỉ có 1 chiếc tàu sân bay hạng nhẹ của Mỹ bị đánh chìm ở Việt Nam và 1 tàu sân bay hạng nhẹ của Anh bị đánh chìm ở Argentina, không có chiếc tàu sân bay lớn nào bị đánh chìm, bởi tất cả các cuộc chiến tranh trên thế giới sau thế chiến thứ 2 đều chỉ là chiến tranh phi đối xứng, nước lớn (Mỹ, Anh, Pháp) tấn công nước nhỏ hơn nhiều (Iraq, Libya, Triều Tiên...). Các nước nhỏ thường không có đủ lực lượng và trang bị để tấn công tàu sân bay đối phương, nên hoạt động của tàu sân bay là tương đối an toàn, do vậy nhiều người nghĩ tàu sân bay là một thứ vũ khí "bất khả xâm phạm". Tuy nhiên, đó là với những quốc gia có sức mạnh quân sự yếu, còn với những cường quốc có vũ khí hiện đại như Nga, Mỹ, Trung Quốc thì việc đánh chìm tàu sân bay đối phương không phải là quá khó, bởi họ có những vũ khí chuyên dụng có thể dùng để đánh chìm tàu sân bay. 
Trong tương lai, những vũ khí công nghệ cao ngày càng đa dạng, nếu diễn ra xung đột giữa các cường quốc quân sự, tàu sân bay sẽ bị đe dọa rất lớn và nhiều chiếc sẽ bị đánh chìm, tương tự như những gì diễn ra trong Thế chiến thứ hai.

Người nhái đặt mìn

Khi tàu sân bay neo đậu tại một cảng biển nào đó, có thể dùng người nhái lặn tới đặt mìn để đánh chìm tàu.
Trong khi neo đậu tại cảng Sài Gòn để bốc dỡ máy bay phục vụ chiến tranh, tàu sân bay hạng nhẹ USS Card (CVE-11) đã bị đánh chìm theo cách này. USS Card vốn là một tàu sân bay hộ tống thuộc lớp Bogue của Hải quân Hoa Kỳ trong Chiến tranh Thế giới thứ hai, rồi được cải biến thành một tàu sân bay tiện ích chuyên chở máy bay trực thăng.
Ngày 2 tháng 5 năm 1964, Chiến sĩ đặc công của Quân Giải phóng Miền Nam là Lâm Sơn Náo thuộc lực lượng đặc công Sài Gòn-Gia Định đã bí mật lặn tới tàu, đặt 2 khối chất nổ, mỗi khối gồm 40 kg TNT và 2 kg C4. Hai khối thuốc nổ được đặt cách nhau 10m, áp chặt lườn tàu làm nổ tung hông tàu. USS Card bị đắm ở độ sâu 15 mét nước (độ sâu sông Sài Gòn tại cầu cảng). Cho tới nay, đây là tàu sân bay cuối cùng trong lịch sử Mỹ bị đối phương đánh chìm.
Tạp chí History and Headlines bình luận: "Dù là những người Mỹ yêu nước, chúng ta phải khen ngợi bất cứ ai có lòng can đảm đến mức độ đó. Lam Sơn Náo rõ ràng là một người đã chiến đấu vì tình yêu đất nước của ông ấy và xứng đáng được công nhận. Chỉ với công nghệ thấp và một kế hoạch đơn giản, ông đã nhấn chìm cả một con tàu khổng lồ, thực sự đó là một trong những kỳ công cá nhân tuyệt vời trong Lịch sử chiến tranh Hải quân".
Việc đánh chìm tàu USNS Card là một chiến thắng vang dội của đặc công Việt Nam. Nó cho thấy các tàu hải quân khi đậu ở cảng sẽ rất dễ bị tổn thương, kể cả khi địch thủ chẳng hề có công nghệ hiện đại, đồng thời cũng cho thấy việc duy trì an ninh cảng khó khăn ra sao trong cuộc chiến không có mặt trận thật sự (chiến tranh du kích kiểu Việt Nam). James Holmes, nhà sử học hải quân của Trường Hải chiến Mỹ nói rằng không nên quá ngạc nhiên khi đối phương tấn công được tàu sân bay chỉ với một đặc nhiệm cài bom hẹn giờ: "Chúng ta không nên bị cuốn theo kiểu tư duy "tàu chiến là lâu đài bằng thép" bất khả xâm phạm… Phần lớn tàu chiến hiện đại đều có phần vỏ khá mỏng, trừ tàu sân bay cỡ lớn chạy bằng năng lượng hạt nhân. Do đó, một đặc nhiệm với một quả bom hẹn giờ đã quá đủ để khiến tàu chiến hư hỏng nặng".

Thủy lôi

Muốn tấn công vào lãnh thổ địch, tàu sân bay thường phải ở cách bờ biển của đối phương không quá 1.000 km (ở xa hơn thì máy bay không thể vươn tới mục tiêu), đồng thời phải thường xuyên di chuyển giữa các vùng biển tùy theo nhiệm vụ mới. Do vậy, có thể phán đoán hướng di chuyển của tàu sân bay địch để rải thủy lôi.
Thủy lôi là loại vũ khí đơn giản, dễ sử dụng nhưng đặc biệt nguy hiểm. Nó phù hợp với những nước có tiềm lực kinh tế - quân sự hạn chế, nhưng có vùng biển dài, rộng và có nhiều khả năng bị đe dọa quân sự từ hướng biển. So với thủy lôi truyền thống, thủy lôi hiện đại có thêm thiết bị cảm ứng để tự bị kích nổ khi tàu thuyền đến gần, và thường có kích thước lớn, chứa một lượng nổ rất mạnh. Các đầu nổ của thủy lôi hiện đại thường dựa vào cảm ứng với tác động mạnh của làn nước, với kim loại, với từ trường khi tàu thuyền đi qua... để chủ động tấn công dù tàu địch còn cách xa hàng km (không cần đợi tàu địch chạm vào như thủy lôi truyền thống).
Sau chiến tranh Thế giới 2, để đối phó với đội tàu sân bay Mỹ, những vũ khí hiệu quả như thủy lôi được Liên Xô/Nga tiếp tục đầu tư nghiên cứu phát triển. Những thủy lôi thông minh có cấu tạo phức tạp và cách "săn mồi" chủ động bắt đầu xuất hiện. Năm 1957, Liên Xô cho ra đời thủy lôi neo đầu tiên trên thế giới có khả năng tự cơ động đến mục tiêu bằng động cơ phản lực, đó là loại KRM. Đây thực ra là một quả mìn phản lực kết hợp với bộ neo, chúng được phóng qua ống phóng ngư lôi của tàu ngầm, bộ cảm biến áp lực sẽ giúp kích hoạt quả mìn phản lực hướng về phía mục tiêu. Do tính năng tự lao đến mục tiêu nên KRM không cần phải nổi sát mặt nước, nó có thể được neo ở độ sâu khoảng 100 mét, ngoài tầm của lưới quét trên tàu rà phá thủy lôi, nên việc định vị và phá hủy loại thủy lôi này là rất khó
Đây cũng là cơ sở để Liên Xô phát triển thêm các loại thủy lôi có khả năng tự lao về phía mục tiêu như RM-1 (1961), RM-2 (1963) và PRM (1968). Trong đó, PMR-2/PMK-1 là những thủy lôi neo phóng từ tàu ngầm thế hệ 3, gồm bộ phận neo và một đạn phản lực tốc độ cao thay vì sử dụng ngư lôi. Các thủy lôi neo sẵn dưới đáy biển, sử dụng những sonar thụ động để nhận tín hiệu đặc trưng từ các con tàu và đối chiếu chúng với kho dữ liệu được tích hợp trong thủy lôi. Khi nhận ra mục tiêu phù hợp khớp với tín hiệu trong kho dữ liệu, thủy lôi sẽ nhả ra một đạn phản lực dẫn đường tốc độ cao để tấn công tiêu diệt mục tiêu. Sau này, Liên Xô/Nga sản xuất các mẫu thủy lôi UDM và bản cải tiến UDM-2, chúng có khối lượng lớn và mang theo nhiều chất nổ, như UDM-2 nặng khoảng 1,4 tấn, mang theo 800kg thuốc nổ, chỉ cần 1 quả trúng đích là có thể đánh chìm cả 1 tàu sân bay hạng nặng.
Tất nhiên, tàu sân bay của đối phương luôn có tàu quét thủy lôi đi cùng để phòng ngừa. Tuy nhiên, do thủy lôi có giá khá rẻ nên bên phòng thủ có thể rải hàng vạn quả ở khắp nơi, thủy lôi hiện đại cũng áp dụng các biện pháp ngụy trang, neo ở độ sâu lớn để tránh lưới quét... nên việc rà phá thường rất khó và tốn nhiều thời gian. Chỉ cần 1-2 quả thủy lôi không bị phát hiện là đã có thể đánh chìm hoặc đánh trọng thương chiếc tàu sân bay địch.

Tên lửa hành trình chống hạm

Trong Thế chiến thứ 2, nhiều tàu sân bay đã bị đánh chìm bằng bom ném từ máy bay. Ở thời kỳ này, để ném bom chính xác thì máy bay phải áp sát tàu sân bay địch để bổ nhào ném bom, do đó cần hàng chục máy bay tấn công cùng lúc để có thể vượt qua hàng phòng thủ từ chiến đấu cơ và pháo phòng không trên đội tàu hộ tống đối phương. Do đó, ở thời kỳ này, việc tiêu diệt một tàu sân bay bằng không quân là khá khó khăn, lực lượng tấn công thường phải chịu thiệt hại lớn về máy bay.
 
Cuối thế chiến thứ hai, Nhật Bản đã sử dụng các phi công cảm tử Kamikaze (Thần Phong) có nhiệm vụ lái máy bay mang bom lao thẳng vào tàu chiến Mỹ. Đây có thể coi là một dạng tên lửa hành trình chống hạm sơ khai. So với tên lửa chống hạm thực thụ, các máy bay Kamikaze có nhiều thiếu sót (không thể bay tự động, không thể bay sát mặt biển để tránh rađa, vận tốc chỉ đạt 500 km/h, kích thước khá lớn nên dễ bị trúng đạn phòng không). Nhưng ngay cả với những thiếu sót đó, các phi cơ Thần Phong vẫn lập nên nhiều chiến tích lớn. Dù không quân Mỹ thường xuyên bay tuần tra và được hộ tống bởi các tàu khu trục có hệ thống phòng không dày đặc, đội tàu sân bay Mỹ vẫn bị thiệt hại nặng bởi Kamikaze. Các phi cơ Thần Phong đã thành công trong việc đánh chìm 3 chiếc tàu sân bay hộ tống, đánh hỏng nặng rất nhiều tàu sân bay khác (gồm 15 lượt tàu sân bay hộ tống, 3 tàu sân bay hạng nhẹ và 21 lượt tàu sân bay cỡ lớn), đó là chưa kể hơn 30 tàu chiến các loại khác bị đánh chìm và hơn 300 tàu các loại khác bị đánh hỏng nặng bởi Thần Phong. Thành tích của các Thần Phong báo hiệu nguy cơ lớn đối với tàu sân bay từ các cuộc tấn công bằng tên lửa của đối phương.
Hiện nay, vai trò của máy bay ném bom bổ nhào đã được tên lửa chống hạm thay thế, nó đã trở thành loại vũ khí chính cho tác chiến trên biển. Tên lửa diệt hạm hiện đại có tầm bắn xa, lên đến mấy trăm km, thậm chí cả 1.000 km. Thời gian di chuyển đến mục tiêu ngắn nhờ vào tốc độ cao, có thể đạt vận tốc siêu thanh (Supersonic), thậm chí đạt siêu vượt âm (Mach 5 tới Mach 10, tức là gấp 5 tới 10 lần tốc độ âm thanh, khoảng 5.500 - 11.000 km/h), khiến cho đối phương chỉ có khoảng 1-3 phút để triển khai đánh chặn. Tên lửa chống hạm hiện đại cũng có khả năng "sea-skimming", tức là bay bám sát mặt biển (chỉ ở cách mặt biển 5 - 10 mét) nên radar của đối phương rất khó phát hiện. 
Cho đến nay, các tàu chiến trên thế giới vẫn chưa có biện pháp hiệu quả nào để chống lại chiến thuật tấn công bão hòa bằng tên lửa chống hạm siêu thanh. Chiến thuật này được tiến hành bằng cách phóng cùng lúc hàng chục, thậm chí hàng trăm quả tên lửa chống hạm nhắm vào duy nhất 1 chiếc tàu sân bay. Do chỉ có tối đa 3 phút để đánh chặn, các hệ thống phòng không trên tàu chiến địch sẽ bị quá tải vì số lượng mục tiêu phải đánh chặn quá lớn, chỉ cần để sót 1 phần số tên lửa là đủ để chiếc tàu sân bay bị đánh chìm. Tạp chí National Interest dẫn lời Tổng biên tập kiêm nhà phân tích quân sự Harry J. Kazianis rằng, tàu sân bay mới nhất của Hải quân Mỹ USS Gerald Ford có chi phí 15 tỷ USD cũng có thể bị biến thành "nấm mồ nhiều tỷ USD cho hàng nghìn thủy thủ Hoa Kỳ" bởi nó có thể bị tấn công với số lượng lớn tên lửa đối hạm siêu âm từ khoảng cách xa.
Đa số các tên lửa diệt hạm sử dụng cơ chế xuyên phá và nổ chậm để tối đa hoá mức độ thiệt hại, nghĩa là nó dùng động năng của mình để xuyên thủng lớp vỏ ngoài của tàu (giống như 1 viên đạn), và sau đó đầu đạn chứa hàng trăm kg chất nổ sẽ phát nổ khi đã chui sâu vào bên trong con tàu, tạo ra sức phá hủy lớn hơn nhiều so với bom thông thường. Một số tên lửa chống hạm hiện đại có vận tốc cực cao, đạt mức siêu vượt âm (như 3M22 Zircon của Nga có vận tốc đạt tới 2,7 km/giây), vận tốc này cũng giúp tăng sức tàn phá của tên lửa khi va chạm vào mục tiêu. Theo tính toán, 1 tên lửa nặng 2 tấn, bay với vận tốc 2,5 km/giây như 3M22 Zircon sẽ tạo ra động năng đạt tới 12,5 tỷ jun (tương đương sức nổ của 2,7 tấn thuốc nổ TNT), động năng này có thể bẻ gãy đôi hoặc làm hư hại nặng cả 1 tàu sân bay cỡ lớn, ngay cả khi đầu đạn của tên lửa chưa phát nổ.
Tàu sân bay có một bất lợi ở chỗ: máy bay chiến đấu mà nó mang theo bị giới hạn về tầm hoạt động (mang quá nhiều nhiên liệu thì sẽ nặng và không cất cánh được), tầm đánh chặn có cự ly tối đa tính từ tàu sân bay của không quân trên tàu sân bay là không quá 700 km (nếu dùng máy bay tiếp dầu thì không quá 1.000 km). Tên lửa phòng không trên tàu khu trục hộ tống có tầm bắn còn ngắn hơn, không quá 400–500 km. Nếu tên lửa chống hạm có tầm bắn xa hơn cự ly này, có thể tấn công tàu sân bay địch mà không bị phản kích. Đây chính là yếu tố quan trọng để khai thác, hoạch định phương án tấn công tàu sân bay địch. Với sự phát triển của công nghệ tên lửa, các loại tên lửa chống hạm hiện đại đã đạt tầm bắn trên 1.000 km, nằm ngoài cự ly mà tàu sân bay địch có thể đánh trả
 
Tên lửa diệt hạm hiện đại có mức độ bộc lộ radar rất nhỏ, lại được lập trình để bay rất thấp, gần sát mặt biển (để tránh bị radar tàu chiến phát hiện từ xa). Do vậy, việc đánh chặn tên lửa diệt hạm là một nhiệm vụ rất khó, ngay cả với tàu chiến có hệ thống phòng không hiện đại. Thực tế chiến tranh Falkland 1982 và chiến tranh Vùng Vịnh 1991 cho thấy: chỉ 1-2 quả tên lửa chống hạm Exocet bay sát mặt biển với vận tốc Mach 0,9 đã đủ khiến tàu khu trục hiện đại của hải quân Anh, Mỹ không thể đánh chặn và bị đánh trúng. Tên lửa diệt hạm kiểu mới còn mạnh hơn nhiều so với Exocet, chúng bay sát mặt biển với vận tốc siêu thanh (trên Mach 3), nên có thể tiêu diệt cả 1 nhóm tác chiến tàu sân bay đối phương một cách không quá khó khăn. Cụ thể, một phi đội gồm khoảng 10-20 máy bay (mỗi chiếc mang theo 2-3 tên lửa) có thể tung ra đợt tấn công gồm 40-60 tên lửa chống hạm siêu âm phóng cùng lúc, các tàu khu trục hộ tống của địch sẽ không kịp đánh chặn hết, chỉ cần 1/6 số tên lửa lọt qua được là đủ để đánh chìm 1 tàu sân bay cỡ lớn.
Chiến tranh Falkland 1982 cho thấy tên lửa chống hạm là mối đe dọa rất nguy hiểm với tàu sân bay. Tàu SS Atlantic Conveyor là 1 tàu vận tải 15.000 tấn được cải biến thành tàu sân bay hạng nhẹ, có thể mang theo 11 trực thăng và 14 máy bay Harrier Jump Jet. Không quân Argentina đã phóng 2 quả tên lửa Exocet để tấn công SS Atlantic Conveyor. Các tàu khu trục Anh hộ tống chiếc Atlantic Conveyor đã không thể đánh chặn 2 quả tên lửa Exocet do tên lửa bay áp sát mặt biển, và chiếc tàu sân bay này đã bị đánh trúng 10 trực thăng trên tàu Atlantic Conveyor bị phá hủy, bản thân chiếc tàu bị hỏng nặng và chìm sau đó 3 ngày. Sự kiện này khiến hải quân các nước rất quan tâm đến tiềm năng của tên lửa chống hạm. Exocet vốn chỉ là tên lửa chống hạm hạng nhẹ bay cận âm, vậy mà 2 quả tên lửa đã đánh chìm 1 tàu sân bay hạng nhẹ, như vậy nếu phóng hàng chục quả thì hoàn toàn có thể đánh chìm cả 1 tàu sân bay cỡ lớn
Với mục tiêu đánh bại Hải quân Mỹ trong trường hợp nổ ra chiến tranh, Liên Xô và Nga đã phát triển nhiều loại tên lửa chống hạm hạng nặng siêu thanh và siêu xa, chuyên diệt tàu sân bay, nhằm tiêu diệt chớp nhoáng cụm tàu sân bay Mỹ. Ngay từ năm 1953, Liên Xô đã bắt đầu trang bị tên lửa chống hạm cho không quân, đó là loại KS-1 Komet trang bị cho máy bay Tupolev Tu-4 và Tupolev Tu-16. Loại tên lửa chống hạm đời đầu này có tầm bắn khoảng 100 km, vận tốc Mach 0,9 và mang đầu đạn 600 kg. Ở giữa thập niên 1950, tàu chiến chỉ có pháo cao xạ là vũ khí phòng không chủ yếu, nên KS-1 Komet thật sự là một vũ khí tấn công khá nguy hiểm.
Với sự phát triển của công nghệ, các loại tên lửa chống hạm của Liên Xô ngày càng có tầm bắn xa hơn, tốc độ nhanh hơn. Trong thập niên 1960, KS-1 Komet đã được thay thế bởi tên lửa Raduga Kh-22 (tiếng Nga: Х-22; AS-4 'Kitchen'). Đây là một loại tên lửa chống hạm cỡ lớn, uy lực rất mạnh với tầm bắn rất xa (600–700 km), tốc độ gấp 4 lần vận tốc âm thanh, và mang đầu đạn nặng gần 1 tấn. Tạp chí Australian Air Power miêu tả Kh-22 là "một vũ khí khủng khiếp ở mọi giới hạn". Máy bay được sử dụng chính để mang tên lửa là Tu-22M 'Backfire'. nhưng Nga cũng sử dụng Тu-22К 'Blinder-B' và Tupolev Tu-95К22 'Bear-G' để mang Kh-22.
Trong thập niên 1970-1980, Liên Xô duy trì trong biên chế 10 sư đoàn không quân chiến lược, mỗi sư đoàn trang bị 20 chiếc máy bay ném bom hạng nặng tầm xa Tu-22M. Trong trường hợp xảy ra chiến tranh với Mỹ, cứ mỗi nhóm tàu sân bay của Mỹ (gồm 1 tàu sân bay và 4-12 tàu khu trục hộ tống), Liên Xô/Nga sẽ huy động 1 sư đoàn không quân chiến lược với 20 chiếc Tu-22M (mỗi chiếc mang 3 tên lửa Kh-22) để tấn công. Mỗi tên lửa Kh-22 có vận tốc nhanh gấp 4 lần vận tốc âm thanh, giai đoạn cuối tên lửa bay rất sát mặt biển nên rất khó đánh chặn. Với 60 tên lửa phóng tới gần như cùng lúc, dù hệ thống phòng không của các tàu khu trục hộ tống Mỹ rất mạnh nhưng cũng không thể đánh chặn hết cả 60 tên lửa được. Chỉ cần 2-3 tên lửa lọt qua hệ thống phòng thủ và đánh trúng đích (mỗi tên lửa nặng 6 tấn cùng đầu đạn nặng 1.000 kg) là đủ để đánh chìm chiếc tàu sân bay Mỹ (thử nghiệm cho thấy với vận tốc là 800 m/s, tương đương vận tốc của 1 viên đạn súng trường, quả tên lửa Kh-22 sẽ giống như 1 viên đạn khổng lồ lao xuyên qua vỏ tàu, đục thủng một lỗ đường kính 5 mét và sâu 12 mét vào trong thân tàu, trước khi đầu đạn nặng 1.000 kg phát nổ sẽ phá tung các khoang tàu từ bên trong, thậm chí có thể xé đôi con tàu,). Tên lửa phòng không trên tàu chiến Mỹ thời kỳ đó có tầm bắn tối đa khoảng 100 km, trong khi những chiếc F/A-18 Hornet của tàu sân bay Mỹ chỉ có bán kính tác chiến khoảng 600 km, do vậy Tu-22 có thể tấn công tàu sân bay Mỹ từ cự ly mà máy bay hoặc tên lửa phòng không Mỹ không thể bắn tới. Trong tiểu thuyết The Sum of All Fears, các nhà nghiên cứu quân sự phương Tây đã xây dựng kịch bản chiến tranh Liên Xô - Mỹ, trong đó một nhóm Tu-22M đã phóng Kh-22 đánh chìm tàu sân bay USS John C. Stennis ngay từ giờ đầu tiên của cuộc chiến.
 
Ngoài ra, Liên Xô còn đưa vào trang bị tên lửa P-700 Granit để trang bị cho các tàu nổi và tàu ngầm. Loại tên lửa này có tầm bắn, vận tốc và sức công phá tương đương với Kh-22. Mỗi chiếc tàu ngầm tấn công lớp Oscar II có thể mang 24 quả P-700, một hải đội 3 tàu Oscar II có thể tấn công đội tàu sân bay Mỹ với 72 quả P-700 phóng cùng lúc từ cách xa 600 km, tương tự như kịch bản với Tu-22. Ở cự ly rất xa này, khả năng những chiếc Oscar II bị Mỹ phát hiện là khá thấp (sonar dò tìm tàu ngầm của các tàu chiến Mỹ có cự ly phát hiện không quá 200 km), chúng có thể phóng tên lửa rồi rút lui an toàn mà không sợ bị quân Mỹ đánh trả. 
Đến đầu thế kỷ XXI, Nga tiếp tục cải tiến những loại tên lửa chống hạm từ thời Liên Xô và cho ra đời những tên lửa mới có tốc độ và tầm bắn còn cao hơn nữa, tăng thêm khả năng chọc thủng hệ thống phòng ngự của tàu sân bay. Năm 2016, Nga đã cho ra đời tên lửa diệt hạm bội siêu thanh (Hypersonic) 3M22 Zircon trang bị cho tàu chiến hải quân Nga. Về tầm bắn, tên lửa Zircon có thể lên tới khoảng 1.000 km, vượt xa tầm bắn của các loại tên lửa phòng không và máy bay đánh chặn của Hải quân Mỹ (máy bay F/A-18 Super Hornet trên các tàu sân bay Mỹ chỉ có bán kính đánh chặn tối đa là 772 km, tức là Nga có thể tấn công cụm tàu sân bay Mỹ từ cự ly mà máy bay đối phương không thể bắn trả). Về tốc độ, Zircon có vận tốc cực nhanh, gấp 8 lần vận tốc âm thanh (tương đương 2,7 km/giây), với tốc độ cực lớn này, việc đánh chặn Zircon là gần như không thể với các công nghệ phòng không hiện nay. Ngoài ra, vận tốc cực nhanh khiến tên lửa được bao phủ hoàn toàn bởi một đám mây plasma trong khi bay, đám mây này sẽ hấp thụ bất kỳ sóng vô tuyến nào và khiến tên lửa trở nên vô hình trước radar (tàng hình Plasma), càng làm tăng thêm độ khó trong việc đánh chặn Zircon. Tờ Daily Mail của Anh nhận định, tốc độ của tên lửa 3M22 Zircon nhanh gấp đôi tốc độ tối đa mà tên lửa phòng không Sea Ceptor (được trang bị trên tàu sân bay mới nhất HMS Queen Elizabeth của Hải quân Hoàng gia Anh) có thể đánh chặn. Đại diện Hải quân Mỹ, tướng Paul Berk và giới lãnh đạo Quân đội Anh hồi tháng 7/2017 cũng đã công nhận rằng, Anh và Mỹ hiện chưa thể phát triển được những hệ thống phòng không có thể đánh chặn tên lửa Zircon
Theo tính toán của các chuyên gia, chỉ cần 2 quả tên lửa Zircon tấn công một cụm gồm 1 tàu sân bay cùng 2 chiếc khu trục hạm hiện đại của Mỹ cũng có thể đánh hỏng nặng hoặc đánh chìm ít nhất 1 tàu trong đội hình với xác suất 70 - 80%, một loạt phóng 4 tên lửa thì đảm bảo đánh trúng cả hai tàu. Nếu tàu khu trục Nga phóng cả một loạt 16 quả tên lửa 3M22 Zircon thì đảm bảo tiêu diệt tàu sân bay đối phương với xác suất 80 - 85%, và cùng với nó là từ 2 đến 3 chiếc tàu hộ tống cũng bị tiêu diệt. Mỗi chiếc tàu ngầm tấn công lớp Yasen của Nga có thể mang theo 40 hoặc 50 tên lửa Zircon, nếu phóng toàn bộ số tên lửa này thì có thể tiêu diệt toàn bộ cả một cụm tàu sân bay của địch (gồm 1 tàu sân bay cùng với 8 tàu khu trục hộ tống cho nó).
Cũng trong năm 2016, Nga đưa vào trang bị tên lửa Raduga Kh-32 trang bị cho lực lượng không quân chiến lược. Kh-32 là phiên bản hiện đại hóa của Kh-22 với tầm bắn được nâng cao, đạt tới 1.000 km. Nó có thể đạt đến trần bay là 40.000 m (88,580 ft), tức là đạt tới độ cao tầng bình lưu và trong giai đoạn cuối nó sẽ bổ nhào xuống mục tiêu với tốc độ bội siêu thanh, đạt tới trên Mach 5 (hơn 5.000 km/h). Với tốc độ này, hệ thống phòng không tên tàu chiến đối phương rất khó có thể đánh chặn Kh-32
 
Kịch bản tác chiến với tàu sân bay Mỹ được mô phỏng như sau: Máy bay ném bom Tu-22M3M sẽ tiếp cận nhóm tàu sân bay Mỹ ở cự ly khoảng 1.000 km rồi phóng tên lửa, cự ly này là khá an toàn vì máy bay F/A-18 Super Hornet trên các tàu sân bay Mỹ chỉ có bán kính đánh chặn tối đa là 772 km. Sau khi được phóng, Kh-32 leo lên độ cao đến 40 km và bắt đầu bay và cơ động trên mặt phẳng ngang. Khi bay ở chế độ này, tên lửa an toàn tuyệt đối, bởi tên lửa phòng không hiện đại nhất của Mỹ là RIM-174 SM-6 ERAM (trang bị năm 2013) bố trí trên các tàu khu trục lớp Arleigh Burke trong hệ thống “Aegis” cũng chỉ có độ cao đánh chặn tối đa là 33 km. Các tên lửa đánh chặn như SM-3, SM-6 thì có thể đạt tới độ cao này, nhưng chúng được thiết kế để đánh chặn tên lửa đạn đạo chứ không thể đánh chặn được tên lửa hành trình. Radar của hệ thống “Aegis” có thể phát hiện được cuộc tấn công khi Kh-32 ở cự ly 230–270 km, lúc đó chỉ còn dưới 3 phút để tàu chiến Mỹ triển khai đánh chặn. Trong khoảng thời gian rất ngắn này, 2 tàu khu trục Mỹ có thể kịp bắn khoảng 20-30 quả tên lửa phòng không, tuy nhiên do vận tốc của Kh-32 rất cao (Mach 5) nên chỉ có thể đánh trúng khoảng 4 tên lửa Kh-32. Như vậy, một loạt phóng 6 quả tên lửa Kh-32 gần như chắc chắn sẽ phá hủy được 2 tàu khu trục lớp Arleigh Burke, phóng 12 quả Kh-32 thì có khả năng đánh chìm 1 tàu sân bay và 2 tàu tàu khu trục hộ tống. Nếu phóng loạt lớn (24 quả Kh-32) thì có khả năng đánh chìm 1 tàu sân bay và 3 tàu khu trục hộ tống với xác suất đạt tới 75-85%
Với sự tiến bộ của công nghệ, không chỉ Liên Xô/Nga mà ngày nay nhiều nước như Iran, Trung Quốc, Ấn Độ... cũng có trong biên chế nhiều loại tên lửa chống hạm siêu thanh, tính năng khá mạnh như Moskit, BrahMos, YJ-62, 3M-54 Klub... Tuy tính năng chưa đạt đến mức độ của Kh-22 hoặc 3M22 Zircon, nhưng cũng đủ khả năng bắn hạ tàu sân bay nếu được phóng đồng loạt với số lượng lớn.

Tên lửa đạn đạo chống tàu sân bay

Đầu thế kỷ 21, bên cạnh tên lửa hành trình chống hạm, một số cường quốc đã phát triển vũ khí chống tàu sân bay mới, đó là tên lửa đạn đạo chống hạm.
Khả năng dùng [[tên lửa đạn đạo để tiêu diệt tàu sân bay đã được Liên Xô nghiên cứu từ năm 1960, tuy nhiên tên lửa đạn đạo thời đó không có khả năng đánh trúng mục tiêu di chuyển, vì vậy cần phải trang bị đầu đạn hạt nhân cho tên lửa, điều này sẽ dẫn tới rủi ro chiến tranh hạt nhân. Đến đầu thế kỷ 21, với sự phát triển của công nghệ tên lửa, tên lửa đạn đạo đã có khả năng thay đổi quỹ đạo bay và đánh trúng được mục tiêu di động. Vì vậy, tên lửa đạn đạo diệt tàu sân bay trở thành một hướng mới trong tác chiến chống tàu sân bay.
So với tên lửa hành trình, tên lửa đạn đạo hiện đại có một số ưu điểm như: có thể mang được đầu đạn rất lớn (khoảng 1-2 tấn), tầm bay xa (có thể đạt trên 5.000 km), tốc độ đạt mức siêu vượt âm (gấp 10-20 lần tốc độ âm thanh), bay ở độ cao lớn (trên 25 km) nên các hệ thống phòng không rất khó đánh chặn. Tốc độ siêu vượt âm cũng làm tăng sức sát thương của tên lửa đạn đạo: 1 quả tên lửa nặng 5 tấn khi bổ nhào với vận tốc 3 km/giây sẽ tạo ra một động năng cực lớn (khoảng 45 tỷ jun), tương đương năng lượng của 10 tấn thuốc nổ TNT, có thể đánh gãy đôi cả 1 chiếc tàu sân bay mà không cần đầu đạn phát nổ.
Năm 2018, Nga đưa vào trang bị loại tên lửa siêu vượt âm Kh-47M2 Kinzhal trang bị cho tiêm kích đánh chặn tầm xa MiG-31BM. Tên lửa có các tính năng thậm chí còn vượt xa so với Raduga Kh-32 và 3M22 Zircon. Kh-47 có tầm bắn lên tới 2.000 km, vượt xa tầm đánh chặn của máy bay trên tàu sân bay đối phương. Vận tốc của Kinzhal đạt tới Mach 10 (~3.400 m/s), quỹ đạo bay có thể thay đổi liên tục khiến cho các hệ thống phòng không hiện đại trên tàu chiến đối phương gần như không thể đánh chặn được Kh-47M2 Kinzhal có thể trang bị cho tiêm kích hạng nặng MiG-31 (mỗi chiếc mang được 1 tên lửa) hoặc máy bay ném bom hạng nặng Tu-22M3M (mỗi chiếc mang được 4 tên lửa). Khi được trang bị trên các loại máy bay này, cộng thêm với sự hỗ trợ của máy bay tiếp nhiên liệu trên không, không quân Nga có thể tấn công đội tàu sân bay đối phương từ khoảng cách trên 5.000 km tính từ sân bay, một phi đội Nga từ Viễn Đông có thể tấn công chớp nhoáng một đội tàu sân bay Mỹ ngay từ khu vực giữa Thái Bình Dương. 
Ngoài Kinzhal, Nga còn có thiết bị lượn siêu vượt âm Avangard. Hiện các thông số của Avangard không được công bố, nhưng người ta cho rằng nó có thể đạt vận tốc Mach 20 và có thể tấn công chính xác mục tiêu từ khoảng cách vài nghìn km. Năm 2018, Tư lệnh Bộ chỉ huy chiến lược Mỹ John Hyten đã phát biểu rằng Mỹ hiện "không có biện pháp phòng thủ nào có thể chống lại đợt tấn công bằng vũ khí siêu vượt âm" giống như Kinzhal và Avangard.
Trung Quốc cũng đã phát triển các loại tên lửa đạn đạo chống hạm dựa trên mẫu DF-21 (Đông Phong-21) từ năm 2005. Loại tên lửa này được phóng từ bệ phóng di động trên mặt đất, có tầm bắn trên 1.500 km, mang đầu đạn nặng khoảng 600 kg. Tên lửa được trang bị đầu dò radar chủ động nên có khả năng tấn công chính xác tàu sân bay đang di chuyển Với tầm bắn của DF-21, Trung Quốc sẽ có khả năng ngăn chặn việc hàng không mẫu hạm của Mỹ tấn công vào lãnh thổ nước này hoặc vào eo biển Đài Loan. Phiên bản cải tiến mới nhất là DF-21D được trang bị thêm nhiều đầu đạn mồi để đánh lừa radar của tàu địch, ngoài ra, đầu đạn của DF-21D có thể lao xuống mục tiêu với tốc độ Mach 10, tương đương 12.000km/giờ nên rất khó khăn cho việc đánh chặn. Theo truyền thông Mỹ, tới năm 2018, Trung Quốc đã trang bị ít nhất 10 lữ đoàn tên lửa Đông Phong-21 (mỗi lữ đoàn có 6 tiểu đoàn). 60 tiểu đoàn này có thể đồng thời phóng được 360 quả tên lửa đạn đạo DF-21, đủ để thực hiện cuộc tấn công đồng loạt đối với 3 đội tàu sân bay Mỹ (mỗi tàu sân bay sẽ bị tới 120 tên lửa nhắm vào, khiến các hệ thống phòng thủ của đội tàu sân bay Mỹ không kịp đánh chặn hết). Một giáo sư tại Học viện Hải quân Mỹ đã nhận định rằng với DF-21D, tàu sân bay Mỹ sẽ không còn vị thế độc tôn trên biển như đã từng có kể từ kết thúc Thế chiến II.
Năm 2015, Trung Quốc tiếp tục phát triển mẫu DF-26 (Đông Phong-26). So với DF-21, DF-26 có tầm bắn lớn hơn nhiều, ước tính đạt tới 3.000 - 5.000 km. Với tầm bắn này, các bệ phóng ở miền đông Trung Quốc có thể tấn công tàu sân bay Mỹ ở tận căn cứ ở Guam. DF-26 cũng có thể mang đầu đạn nặng tới 1,2 - 1,8 tấn (gấp 2-3 lần so với DF-21D), đủ sức đánh chìm cả 1 tàu sân bay cỡ lớn chỉ với 1-2 quả trúng đích
Hiện nay, số lượng các quốc gia có thể chế tạo tên lửa chống hạm ngày càng tăng, vận tốc tên lửa ngày càng nhanh, tầm bắn ngày càng xa. Giá thành tên lửa cũng khá rẻ (chỉ khoảng 500 ngàn - 2 triệu USD/quả), trong khi mỗi chiếc tàu sân bay kèm theo máy bay trị giá tới 10 tỷ USD (chưa kể chi phí nhân mạng nếu tàu chìm). Nhiều quốc gia hiện nay đã có thể chế tạo hàng ngàn quả tên lửa chống hạm chỉ trong vài tháng, trong khi để đóng 1 tàu sân bay phải mất ít nhất khoảng 2 năm, nên dù tiêu tốn hàng trăm quả tên lửa để diệt 1 tàu sân bay thì cũng đã có lợi thế lớn. Do tương quan chi phí ngày càng bất lợi cho tàu sân bay, nhiều chuyên gia quân sự cho rằng tàu sân bay sẽ trở nên lỗi thời trong chiến tranh hiện đại vào khoảng giữa thế kỷ XXI, giống như số phận của các thiết giáp hạm trong Thế chiến thứ hai.