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艦載機（carrier-based aircraft）是配備在航空母艦上的主要武器，其性能決定著航空母艦的戰鬥能力，載機數量越多者實力也相對越強，航空母艦本身也是為了讓飛機起降、維修以及使其能長期作戰而存在，相較於傳統最大攻擊距離僅有40公里（實際上可能在20公里以內）的戰艦艦砲武器，現代艦載機有著1,000公里以上的作戰半徑，還可以空中加油的方式延長航程，並能在攻擊完後回到航艦上裝載彈藥，再度起飛攻擊，其作戰持續性和任務多樣的作戰能力也是艦載機與巡弋飛彈在海戰所扮演的角色最大的不同。
分類
艦載機按照用途種類可分作轟炸機、反潛機[1] 、運輸機、攻擊機、戰鬥機、預警機、電戰機、偵察機和直昇機等，其中以多用途戰鬥機為航艦艦載兵力的核心組成部分；若以布局和起降方式為依據，艦載機還可分作直昇機、傳統起降機和垂直起降機。現今大規模戰爭不再、軍費縮減、航艦空間有限的背景下為節約成本而讓單一艦載機功能多樣化，專職的水平，許多的專職戰鬥機退役，改以多用途戰鬥機取代之。
艦載機由於其特殊而嚴苛的作戰環境，在諸多設計上與陸基飛機截然不同，例如在機身材料選擇上，由於要考慮機體長期置於甲板上具有腐蝕性鹽霧、污染物和高溫輻射等條件複雜的環境，材料必須慎選；在結構上，艦載機由於長期使用著艦鉤降落、彈射起飛時極大的縱向過載，其整體強度必須要比陸基飛機更優秀；還有氣動技術上必須嚴格要求低進場速度、高升力、失速控制和迎角飛行能力等等，在航艦駛往遠方戰場進行獨立作戰時，艦載機兵力難以補充，這些直接影響其存活率的因素格外重要。
艦載戰鬥機
艦載多用途戰鬥機是航空母艦的主力，2019年服役中的有美國的F/A-18E/F、F-35C、F-35B、法國的陣風M、英國海獵鷹II式（義大利與西班牙採用該機種）、俄羅斯的米格-29K與Su-33、中國的殲-15。目前英美與其多個盟國正計畫裝備新一代的F-35聯合打擊機，該機為第五代戰鬥機，其C型與B型將分別取代大黃蜂和海獵鷹系列，由於義大利與西班牙亦是潛在買主之一，屆時艦載機類型將大幅統一，俄羅斯則預計在未來以米格-29取代現在的Su-33，印度海軍也採用前者作為新式艦載機。中國的殲-15由烏克蘭的T-10K-3試驗機（Su-33原型機）發展而成。。
在上述現役的艦載機中，海獵鷹式與F-35B式艦載機為垂直起降機，其戰鬥範圍雖較直昇機為強，能進行某種程度的空戰、反艦、對地攻擊行動，但因為必須以垂直/短程起降，在載重量上受到限制，故能搭載的武器和油料一般皆不如傳統起降機。
艦載直昇機、運輸機、預警機
其他機種，如艦載直昇機、運輸機、預警機。目前固定翼運輸機僅有C-2灰狗式運輸機，由美國航艦使用，固定翼預警機僅有E-2空中預警機，由美國與法國航艦使用，其他國家則為預警直昇機。一般來說，艦載直昇機負責反潛、搜索、中程導引、運輸和救援的任務，但不足以肩負對敵軍戰鬥機或飛彈的攔截行動，遠程打擊能力也不足，作為預警機的能力也不如固定翼飛機，與陸基直昇機相比，艦載直昇機有著為了收納至機庫方便，體積更小、重量更輕，旋翼與尾樑皆為折疊式等特點，有些艦載直昇機甚至能於水面起降。目前世界各國航艦服役軍用直昇機有「SH-60海鷹式」、「卡-27」、「卡-31」、「卡-52K」、「灰背隼直升機」、「NH-90」、「直-18」、「直-9」等。
歷史
水上飛機
早期的艦載機配備在大型軍艦，如戰艦或者是巡洋艦上面，擔任搜索與射擊觀測的任務。這種艦載機外型與水上飛機極為相近，平常搭載於軍艦的發射滑軌或者是起飛前自收藏的機庫送到滑軌上。起飛時飛機利用火藥、油壓、蒸汽或者是其他的力量彈射出去，執行任務完畢之後，利用機身上的浮筒降落在軍艦附近的海面，軍艦甲板上的起重機會將飛機自水面上吊起收回。
隨著戰鬥機皆轉變為噴射機，而水上噴射機的研發也失敗，加上有能直接起降且功能多的垂直起降飛機和直升機出現，起降程序複雜的水上飛機已完全被取代而在軍用方面絕跡。
一般飛機（定翼機與旋翼機）
這一類的艦載機的運作與在陸上機場起降的飛機極為相似。在二次世界大戰結束前，這類艦載機只有定翼機機種，它們必需從航空母艦的甲板起飛與降落。二次世界大戰以後，直昇機（或旋翼機）及「垂直昇降戰機」的加入，使得此類型的艦載機不單可以配備在航空母艦之上，亦可配備在其他軍艦及海岸巡防用船艦之上。
這一類型之艦載機，是目前使用的主要艦載機型態。
由於冷戰結束，高強度海戰的可能性降至最低，為了降低使用與維護成本，隨着最後一代專用制空戰鬥機F-14的退役，目前世界各國的主力艦載戰鬥機均為多用途戰機。如美軍的F-18系列，俄羅斯的蘇-33，法國的陣風M等。