第一个行动起来研究航空巡洋舰方案的是美国海军。从1921年起就一直担任海军航空局局长的威廉.莫菲特少将是小型航母的拥趸，他认为，华盛顿条约分配给美国的135000吨航母配额应当用于建造12艘11000吨级的轻型航母和10艘8000吨级的辅助航母(当时条约对10000吨级以下小型航母的建造数量还未加限制)，分别部署在大西洋和太平洋，较大的“列克星顿”号和“萨拉托加”号有必要早早退役。按照莫菲特的见解，航母的最大意义在于为战列舰提供护航和前敌侦察，所以航速不必太快，载机量则应当尽可能地大;鉴于这种航母不大可能与敌方主力舰直接遭遇，增加防护是没有意义的。
在莫菲特的鼓噪下，美国国会在1929年决定连续五年给予海军拨款，每年新建一艘13800吨级的轻防护小航母，第一艘就是后来的“突击者”号(CV-4)。伦敦条约签署后，莫菲特又提出了新的想法:鉴于大造8000吨级小型航母已无可能，美国应当合理利用条约分配的剩余巡洋舰吨位(美国共分得18万吨重巡和14万吨轻巡配额，其中1/4，即8万吨，可用于建造载机巡洋舰)，新建8艘10000吨级、装备6-8英寸主炮的航空巡洋舰，以补充航母数量的不足。他提出的设计指标为:全长200米，飞行甲板长106米，搭载3座三联装6英寸主炮塔，载机量为战斗机和轰炸机共24架，航速30节。由于内部空间有限，舰载机平时有一半露天系留在甲板上，另一半收纳于机库内。从主炮口径上划分，这种军舰依然属于轻巡洋舰。莫菲特将这一工程称为“航空轻巡洋舰”(CLV)。
1930年夏，美国国会批准拨款2000万美元用于第一艘航空巡洋舰的建造;同年12月，海军舰艇建造与修理局(C&R)的范科伦上校提出了第一个设计案，即后来习称的“1931年案”或A2案。A2案的外观与瑟斯顿爵士在1926年提出的28000吨级航空战列舰方案惊人地相似，只是尺寸较小；舰首安装3座三联装6英寸主炮塔，其后是101米长、19.1米宽、带36mm装甲防护的飞行甲板，大型舰岛位于飞行甲板右前方,载机数 24架。全舰标准排水量10000吨，水线mm厚的装甲，总功率达8万马力的主机使其航速高达32.5节。
这种设计看上去很完美，但就在 A2案由纸面驶向船台之前，发生了两个突然事件；1932年底，美国国会宣布:由于大萧条的影响，财政部暂时无法为CLV项目提供足够资金，第一艘航空巡洋舰在1933年之内都不可能开工。次年4月4日，CLV最狂热的鼓吹者莫菲特少将在搭乘“阿克隆”号飞艇出航时遭遇飓风，当场遇难。在他殉职之前，13800吨小型航母工程已经被证明存在技术缺陷，仅完成了第一艘“突击者”号，后续4艘的建造计划全部取消。继任海军航空局局长的欧内斯特·金少将是个不折不扣的大航母爱好者，他很快决定将1934年获得的4000万美元航母建造专款用于2艘20100吨的“约克城’级条约型航母的建造，CLV项目进入了冷冻期。
威廉·莫菲特少将(1869-1933)，南卡罗莱纳人，其父是内战时期南部邦联的私掠船船长。
尽管困难重重，海军部里的航空巡洋舰爱好者仍不言放弃。1934年5月，A2案的改进版本宣告问世，即习称的“1934年案”。当时德国已经建成3 艘以破坏通商为目的的“德意志”级袖珍战列舰，美国海军中有人认为， CLV也可以承担类似的任务，只是需要缩小飞行甲板的面积、以减少遭炮击后丧失战斗力的概率。
1934年方案参考了当时正在设计的“布鲁克林”级轻巡洋舰的布局，在舰首和舰尾各布置2座三联装6英寸炮塔，主炮数量增加到12门，飞行甲板位于前后炮塔之间，长度缩减为61米,载机量只有12架，不过甲板防护增加到41mm。水线月，航空局获准在一艘“奥马哈”级轻巡洋舰上进行飞行甲板的安装试验，但这一尝试还在技术论证阶段就被否决了:“奥马哈”级细长单薄的舰体强度不足以支撑如此庞大的改造，飞行甲板还会造成军舰复原性上的问题。CLV项目再度陷入了困境。
此后不久，1935年底，英、美、日、法、意五强在伦敦召开第二次伦敦海军会议，其中英美法三国签署了第二次伦敦海军条约。新条约虽然进一步将轻巡洋舰的排水量限制为8000吨以下，但又默许缔约国在“认为其国家安全受到影响时”(鉴于日本和意大利退出谈判，两国自1937年起将进入无条约时代，新造军舰不受任何限制)，自1938年起恢复建造10000吨级巡洋舰。这等于承认各国已经拥有自1938年起新建任何巡洋舰的许可权。同一年、美国海军作战部长斯坦德利上将批准了在重巡洋舰(CA)和轻巡洋舰(CL)之外，新设“飞行甲板巡洋舰”这一舰种的提案，CLV项目不仅起死回生，在吨位和排水量方面的限制也已大大削弱。此后航空巡洋舰在其他国家的发展已经式微，但美国海军的CF 项目却得以继续。
1940年2月，已经进入战时状态的舰艇局(由C&R 改组而来)提出了第一个改进过的飞行甲板巡洋舰设计案 CF-1，该案的排水量增至12000吨，水线米，超过“威奇塔”级重巡洋舰:舰首安装一座三联装8英寸主炮塔,其后是128米长、20.4米宽的飞行甲板，舰载机数量增加到36架，可以起降SB2U-2“守护者”式俯冲轰炸机，甲板防护57mm，舷侧装甲厚142mm,航速33 节。之后的另一个设计案CF-2则是1934年CVL案的扩大，主尺度和动力与CF-1案相同，火力变为三联装6英寸主炮2座，飞行甲板长118.9米、舰载机36架，主防护带比 CF-1案略弱，水线mm。舰艇局估计首舰可以在1941年内动工，1942年底之前完成。
问题在于，“航空巡洋舰”这种既像驴又像马、但又非驴非马的设想完全是因为海军条约的限制才诞生的。在长达十五年的“海军假日”里，各国新建主力舰种(战列舰、航母、巡洋舰)的总吨位、单舰吨位和装备水平都受到限制，造舰预算也不足，美国海军的领导层非常希望新建一艘新军舰就足以执行多种任务。
航空战列舰也好，飞行甲板巡洋舰也好，都是这种妥协思想的产物，本身在技术上并无过人之处。以1931年的A2案为例，其火力不如重巡洋舰，防护不如轻巡洋舰，飞行甲板长度也不足以起降1935年后问世的各种全金属结构、大马力、快航速的新型飞机。和细长单薄的条约型巡洋舰一样，“航空巡洋舰”这种杂交型军舰只有在面对与自己同样条件的对手时，才有生存的可能性。一旦无条约时代到来、列强可以放开手去建造全新的舰队航母和主力舰，“航空巡洋舰”之类集成性方案的弱点立马暴露无遗；系统协调性不佳，载机量少，火炮的口径、射界和载弹量受到限制，防护布置困难，上层建筑影响飞机起降的安全性……
最要命的一点是，新建这样一艘航空巡洋舰要花费相当于建造一艘1万吨级重巡洋舰和一艘1.5万吨级轻型航母总额的经费,战斗力和生存能力却远远不及单独建造两艘军舰。所以在1940年底，美国海军舰艇局明智地决定:终止所有航空巡洋舰项目的研发，CF这一舰种也在次年被撤销。混合型军舰的设想如昙花一现，很快被时代所淘汰。
不过，美国人的几个航空巡洋舰计划倒是引起了当时的苏联海军的注意。1931年和1934年的两个CVF设计案曝光后，苏联在1935年也提出要在未来五年内建造2艘3万吨级大型航空巡洋舰，分别配备给北方舰队和太平洋舰队。苏联海军司令部提出的设计指标为:航速35节以上，安装9门12英寸主炮和8英寸装甲带，载机60架，可以说很不切合实际。第1中央船舶设计局随后按照这一要求设计出了“X型多用途大型巡洋舰”，各项指标更加合理化，排水量减少到17000吨，全长234米,装备4座三联装240mm主炮，载机量只有9架，但可以携带大量水雷和航空燃料。X案的航空甲板位于后部，近似瑞典海军“哥特兰”级侦察巡洋舰的放大，同时还可以兼任补给母舰。
不过，因为预算的限制和大口径舰炮研发工作滞后，苏联海军的这个 X 案并未着手建造。倒是美国的一家民营企业--吉布斯和考克斯公司在1936-1939年还继续向苏联人兜售过一系列不切实际的航空战列舰设计案，其排水量高达62000吨，主炮选用4座双联18英寸巨炮，水线架飞机。当时的苏联尚无法研制如此大口径的舰炮和大型舰用蒸汽轮机，在中央空气流体动力学研究所的大型风洞内进行的实验也证实:航空战列舰巨大的上层建筑、舰炮和斜角飞行甲板组合在一起会形成妨碍飞机起降作业的巨大干扰气流。当苏联人最终明白过来之后，这种混合型战舰在认证阶段就下马了。
由于凡尔赛和约导致的先天不足，从而在主力舰设计的思路上一贯比其他国家慢半拍的德意志第三帝国海军也对航空巡洋舰的设计很感兴趣。从1942年4月到1944年初，德国海军新舰艇设计委员会先后共提出过5个航空巡洋舰设计方案，都是以重巡洋舰的火力和航母的载机能力为标准创造出的家伙，一个比一个更接近于狂想。第一个设计方案“飞行甲板巡洋舰A- I”是排水量4万吨的大型军舰，安装21 万马力的柴油主机，航速高达34节。其主炮为安装于舰首的1座四联装8英寸炮塔，巡洋舰式的高大上层建筑设置在左舷中部，主炮之后铺设有180米长的全通式飞行甲板，可以搭载Bf-109G 式战斗机12架、Ju-87D式俯冲轰炸机16架。
德国海军的最后一个方案C案是46900吨的“大西洋型航空巡洋舰”案，26万马力的蒸汽轮机使其航速高达34节，舰首安装2座与“沙恩霍斯特”级战列巡洋舰相同的三联装11.1英寸主炮塔，依然拥有设置在左舷的上层建筑和197米长、安装2台弹射器的飞行甲板，载机量达到了疯狂的80架!大概连希特勒本人也不看好这些过于“生猛”的方案，德国的航空巡洋舰工程和吉布斯- 考克斯公司的巨型航空战列舰一样，在技术研讨阶段就被挨个否决了。
如果说美德两国提出的一系列安装飞行甲板的CVF和CF方案最为忠实地反映了瑟斯顿爵士发明混合型载机舰的本意，那么，瑞典和日本建造的一系列载机巡洋舰则属于另一类变体--水上飞机巡洋舰。
1927年初，瑞典海军开始了下一代主力巡洋舰的设计论证。这个斯堪的纳维亚小国没有签署限制海军军备条约，新舰的吨位和武器装备可以不受限制。但瑞典本身只是一个小国，财力和国防目标都比较有限;对他们而言，性价比最高的新舰应当是一种装备6 英寸主炮、具有一定布雷能力的“波罗的海型巡洋舰”。同时，因为该国在1926年7月1日成立了独立的空军，瑞典海军担心自己会完全丧失对航空行动的控制权；特别是考虑到3艘安装11.1英寸主炮的“瑞典”级岸防装甲舰需要飞机提供侦察和校射，海军部迫切希望在新巡洋舰上加装飞机弹射设备。
综合了各项考虑之后，瑞典海军提出了一个4800吨的小型载机巡洋舰方案:主炮为3座双联6英寸炮塔(前2后1)，舰体中部安装2座三联装21英寸鱼雷发射管，舰尾设置2台德国制造的亨克尔式弹射器以及一个宽大的飞机平台，可以停放12架英国生产的霍克“鱼鹰”式水上侦察机，水雷搭载量为100枚。为了减轻重量、降低排水量和建造成本，新舰将不设机库，飞机平时直接系留在平台上，航速的要求也不高，只需达到27.5节就可以。但随后的技术论证发现排水量依然超标，为此不得不取消了2号炮塔、改为在舰桥下方两侧各装一门单管6英寸炮;航空平台的长度也被削减，弹射器减少1座，舰载机只有8架。1930年，新巡洋舰在哥德堡的利德霍尔姆船厂开工，1933年下水，1934年竣工，以号称“瑞典不沉的航空母舰”的哥特兰岛(瑞典语发音为约德兰)命名为“哥特兰”号。
“哥特兰”号是一艘不设飞行甲板、没有飞机回收能力的准航空巡洋舰。其标准排水量4750吨，舰首安装1座双联和2门单管6英寸主炮，2号烟囱之后另有一门双联6英寸主炮;后烟囱两侧的甲板上安装有2座三联装533mm鱼雷发射管，还可以携带100枚水雷。6架机翼可以收折的“鱼鹰”式水上侦察机(最多搭载8架)平时停放在舰尾一个尺寸30x14米的飞机平台上，起飞时通过三条滑轨和转盘转移到2号炮塔之后的一座20米长亨克尔式弹射器上，利用压缩空气弹射起飞。回收时则让飞机在舰尾附近自行着水，再由起重机吊回到平台上，操作十分繁琐。
从舰尾方向望去的“哥特兰”号。该舰的6架舰载机在折叠机翼后全部收容于长30米、宽14米的长方形平台上
由于担心潜艇的威胁，瑞典海军在训练中很少进行舰载机回收作业，飞机执行完任务后通常直接返回岸上的基地。这样一来，“哥特兰”号只能充当一个飞机起飞的平台，相当于一次性使用的水机母舰，作战效能大打折扣。
瑞典海军殚精竭虑建造出的奇兵“哥特兰”号自诞生起就一直饱受争议，除了缺乏飞机回收能力外，它的两门单装主炮射界不良，防护几乎可以忽略(主装甲带、水平防护装甲和炮塔正面装甲均为1英寸)，其27.5节的航速也不如大多数条约型巡洋舰。由于“鱼鹰”飞机不久就告停产，军舰的载机能力也无法维持下去。整个服役生涯中，它只有一次闪光的经历--1941年5 月20日下午1时，“哥特兰”号在卡特加特海峡入口发现了正在向大西洋进发的德国战列舰“俾斯麦”号和重巡洋舰“欧根亲王”号，英国海军迅速得知了这一消息，“俾斯麦”号随后被优势兵力围歼沉没。此次事件后不过两年，1943年秋，“哥特兰”号拆除了全部航空设备，增加大量40mm和20mm机炮，成为了一艘防空巡洋舰。该舰继续服役到1956年，1963年在伊斯塔德拆解出售。
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