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190年，海军事务委员会提出修正讨论，建议将来建造多一艘小型航母，以及两艘增大吨位的中型航母。小型航母可用作跟从战列舰作战，而中型航母则可独立成为打击力量，既满足海军的战术需要，又尽用余下吨位。中型设计最终构成后来两艘约克城级，以及小型化设计的胡蜂号航空母舰。[6]
有关中型设计的争论与突击者号时相若，分别在航速、防御及舰载机三方面。在航速方面，除了代表航空署的凯利·屠纳（richondkturner）中校接受较低航速，以换取其他设施空间，其他部门大体同意将航速由9节提升至5节。在防御方面，焦点集中在减少飞行甲板遭空袭瘫痪的机会及整体防御装甲。针对首项问题，航空署曾提出建造双层飞行甲板、设置机库弹射器以及增加升降台，以提升飞机升降效率，然而这些装备连同装甲等等，都不是中型设计吨位所能负担。装甲方面，约克城级的定位为防御轻巡洋舰的6吋火炮、空投炸弹及空投鱼雷攻击，但碍于吨位所限而要有所妥协。最后在舰载机方面，当时航空署正制订新的航空团组合，新舰的航空团应由4支小队各18架飞机组成，共7架飞机，然后再加上若干替补。不过由于计算方法不同，部内估算新舰的飞机数量可超过90架。事务委员会亦根据列克星敦级的服役经验，认为舰岛无损飞行作业，故此决意要在新舰增设舰岛，以有效排走锅炉废气。[7]
19年初，事务委员会终于从多项设计中，选择了排水0，000吨、长770呎、阔80呎、10，000轴马力，最高航速5节、搭载90架舰载机的方案。然而国会以经济萧条为因，并未拨款建造新型航母，使设计又再拖延。期间海军部长曾要求军部研究装设8吋火炮的7，000吨方案，但最终流产。
196年两艘约克城级下水，并分别在197年及198年服役。其时舰体主要性能如下：[8]
第二次世界大战爆发后，美国不再受裁军条约限制。海军可赶工建造多一艘航空母舰，以应付战争需要。由于时间紧迫，海军事务委员会只能提出沿用约克城级设计，但同时附带多项改良，特别是将新舰的锅炉与轮机交错配置，以减低风险。不过由于改动过多，新舰大黄蜂号最终只能建造新式舰岛以及延长舰艏，动力系统的问题未有解决。在中途岛海战及圣克鲁斯群岛海战，约克城号与大黄蜂号俱因鱼雷攻击而失去动力，无法离开战场而沉没。[7]
约克城级在设计之时，雷达技术尚未成熟。197年海军研发出首批舰用搜索雷达，并在1940年命名为ca，安装到多艘舰只。约克城号在1940年安装了ca雷达，而企业号则在1941年安装了ca-1型雷达。ca的准确度为00码，分辨率400码，一般可探测到16浬内的战列舰、1浬内的驱逐舰、70浬内10，000呎高的pby水上飞机或50浬内同等高度的战斗机；而ca-1的准确度则提升为00码。由于ca雷达过于笨重，大黄蜂号在1941年服役时，安装了新式的sc雷达，但搜索距离却大幅下降，只可探测到10浬内的战列舰、浬内的驱逐舰、0浬内的战斗机及5浬内的轰炸机。结果海军不久便拆除坐沉珍珠港的加利福尼亚号战列舰ca雷达，安装到大黄蜂号，将sc雷达留为备用。海军同时为大黄蜂号新设ye返航装置，配合两座雷达，引导舰载机返航降落。[9]
约克城号与大黄蜂号均在194年沉没，未有装上更多雷达及电子系统。企业号在194年下半叶安装了sg雷达，用作水平搜索，其准确度为00码，分辨率400码，可侦察15浬内于500呎低空的轰炸机、浬内的战列舰及15浬内的驱逐舰。企业号同时安装了sc-1型雷达，其搜索距离比sc雷达增加一倍，准确度提升至100码，分辨率则为500码。194年企业号返国大修时，将ca-1雷达替换为新式sk雷达，搜索距离激增至100浬内10，000呎高空的中型轰炸机，准确度为100码，分辨率为900码。企业号同时加装了s雷达，搜索距离为50浬内10，000呎高空的飞机，以及5浬内的战列舰，准确度为500至00码，分辨率00码。s雷达是美军第一批战斗机调配雷达，要到此时美国航母才可有效调配战斗机拦截敌军飞机。连同额外增设的yg返航装置，以及iff敌我辨识系统，企业号的雷达及电子设备可与194年新服役的埃塞克斯级航空母舰相比。[10]
战争末期，企业号将sc-1型雷达改为新型sr雷达，准确度为0至100码，分辨率500码，可探测110浬内10，000呎高空的轰炸机、75浬内同等高度的战斗机、以及5浬内500呎低空飞行的轰炸机。企业同时设有作战指挥系统的雏型，战时会派出载有远程雷达的tb轰炸机，将其数据传返舰上处理分析。企业号亦在1945年安装了初期的电子干扰系统，可以干扰敌方无线电信号。[10]
大黄蜂号的舰岛近照。1号为ark4火控雷达（fd火控雷达），其底座为ark7射控装置。约克城号与企业号起初只安装了ark射控装置，其体积令辅助雷达难以安装，后来企业号亦更换为ark7。号为ye返航装置，向友军舰载机发出无线电信号，引导返航。号为sc雷达。起初sc雷达是用作升级ca及ca-1雷达，但其性能却强差人意。不久大黄蜂号便换回ca雷达。
舰载机与飞行设施
约克城级在服役之初，仍搭载战前的飞机款式，包括格鲁门公司的ff战斗机及ff战斗机、马丁公司的b轰炸机（鱼雷－俯冲两用）及诺斯洛普公司的bt轰炸机（俯冲轰炸机）。约克城号与企业号在1941年换上f4f战斗机，并在194年换上sbd轰炸机、tbd轰炸机及tbf轰炸机。较晚服役的大黄蜂号在194年才换上f4f，并在服役之初使用sbc俯冲轰炸机及布利兹特航空公司（bresteraeronauticalrporation）的sbn轰炸机。[11]
由于海军在194年初尚未有完善的雷达系统，再加上海军承袭战前的攻击优先战术，约克城级初期俱以轰炸机为航空团核心。比如在中途岛海战，约克城号、企业号及大黄蜂号分别携带了75架、79架及79架飞机，三舰的航空团都是由1支战斗机小队（f4f）、1支鱼雷轰炸机小队（tbd）、1支俯冲轰炸机小队（sbd）及1支侦察机小队（sbd）组成。三舰的战斗机由1架至5架不等，至于俯冲轰炸机则有7架至8架，鱼雷轰炸机1架至15架。瓜岛战役开始后，残存的企业号及大黄蜂号陆续增加战斗机数量，并减少鱼雷轰炸机及俯冲轰炸机。194年晚期，企业号换上f6f战斗机，到1944年中，企业号曾混合f6f及f4u战斗机，并换上sbc轰炸机。此时企业号一般会携带超过4架战斗机、1至0架俯冲轰炸机及14至16架鱼雷轰炸机。1945年企业号改装为夜战航空母舰，其航空团专门负责晚间及破晓前的战机戒备。舰载机数量下降至5至61架，并且全由装设雷达的f6f及tb组成。[11]
约克城级的机库弹射器在战前已经发现效率低下，于194年中途岛海战后拆除。企业号的舰艏降落设施也因鲜有使用，而在后来拆除。其他飞行设施则未有显著更动。
防空炮与火控系统
约克城级的11吋防空炮及05毫米勃朗宁机枪，在建成前有操作问题。199年海军武备署（bureauofordance）已着手处理舰队防空炮落后问题，并在1940年开始生产波佛斯40毫米高射炮及奥利冈0毫米防空机炮，分别替换11吋炮及勃朗宁机枪。1941年建成的大黄蜂号，已将4挺勃朗宁全数更换为单装0毫米防空机炮；而约克城号在珍珠港事件后于美国东岸更换，然后赶往太平洋；至于企业号则在空袭东京前夕，一次过安装了挺单装0毫米防空机炮，使她的防空火力较同级舰为优。至于波佛斯炮则在圣克鲁斯群岛战役前安装到企业号及其护航舰南达科他号，是企业号得以悻存的其一原因。圣克鲁斯战后，大黄蜂号亦告沉没，而企业号则忙于战事而无暇维修。194年后海军乘企业号返国大修之机，开始大幅加装防空炮。到1945年，企业号的防空武器已增为11门4联装波佛斯炮、5门双联装波佛斯炮及16挺双联装0毫米防空机炮。[11]
在射控系统方面，约克城号与企业号服役之初，均装有两座ark。ark是专门为5吋/8炮而设计，相比起上一代手动操作的ark19及ark8，ark完全以电力运作，以电脑测量距离，可更有效测出飞机的距离及高度。大黄蜂号因较晚服役，故此安装了较新的ark7射控装置，其体积较ark为大，可容纳更大的电脑，以提升效能。更有甚者，ark7的电脑及支撑点都在射控装置下方的甲板，而非装置内部，使系统有充足空间升级，安装新式雷达辅助。[1]
ark及ark7均可安装辅助火控雷达。194年美国预备将第一代防空－水平两用舰炮的fd火控雷达（ark4），安装到约克城号及企业号，然而约克城号在中途岛海战沉没，企业号则在稍后装上两座，辅助ark引导5吋炮射击。大黄蜂号则在试航时已经装上。fd雷达可侦察1，000码内5吋炮弹落点，探测到40，000码内的轰炸机、0，000码内的战列舰、0，000码内的驱逐舰及1，000码内浮上水面的潜艇，准确度为40码，分辨率400码。194年企业号返国大修时，将ark系统升级为ark7。当企业号在1945年因自杀飞机受创而返国维修时，则将fd雷达换上新产品ark1/火控雷达，但对即将退役的企业号执勤没有影响。[1]
最后，约克城级的防空武器亦有另一套射控装置。起初，约克城级三舰的11吋防空炮及勃朗宁机枪，都只能以准星及曳光弹瞄准。1941年三舰安装了ark44射控装置，但实际上装置只是由光学目测镜组成，防空武器仍然全由人手瞄准。到194年，企业号安装了ark51射控装置，辅以ark14瞄准具。后者由两个陀螺仪组成，配合简单电脑运算，以计算出合适的射击角度及距离，分别用于波佛斯炮及0毫米机炮。[1]
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