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航空潜舰（英语：Submarine aircraft carrier，日语：潜水空母）是指可以搭载舰载机进行侦查或攻击的潜艇，由于此舰种多在冷战前研发，因此搭载的舰载机多是水上飞机。他们拥有较大的吨位，以及有可整备舰载机的设计，可说是结合航空母舰与潜艇的舰种（但实际上目前未制成战力接近航空母舰者）。从冷战开始至今没有再成功研发出一艘航空潜舰。
德国是最早研发航空潜舰的国家，曾试验腓特烈FF.29水上侦查机降落在U-12潜艇上。1915年1月15日，一艘U-12运载一架FF.29及一枚12公斤炸弹尝试能否借此增加轰炸英国的范围，计画是U-12以上浮航行的方式运载FF.29，飞机起飞后潜艇下潜返航，飞机则飞回机场或在海上降落。尽管飞机成功起飞，但飞机在甲板上被海水浸泡产生许多问题需要改善，随后这个实验被德国海军司令部认为不实际而中止。1917年因计画增加潜艇战力而被重新起草，并计画开发两款可拆装的水上侦查机（汉莎-勃兰登堡 W.20与Luftfahrzeug Gesellschaft L.F.G. Stralsund V.19）与专用飞机库由巡洋潜艇Unterseeboote运载，但随著战争结束而中止。
英国也在1916年尝试使用E22潜艇潜艇运载Sopwith Tabloid水上飞机穿越北海拦截德国飞船，但与德国有一样的状况而放弃。
1926年法国为了断切敌方海运路线开始计画打造速科夫号潜艇，并于1934年完工。速科夫号被称为潜水巡洋舰（underwater cruiser），它搭载了一座203公釐联装炮塔这种一般只有巡洋舰或战舰才会搭载大口径舰炮，另有37公釐三联装机炮与13.2公釐联装机枪各两座，鱼雷管共12门，在水中拥有4,304吨排水量为当时最大的潜艇，并有90天的续航力，但这些设计却让它隐蔽性不佳。速科夫号舰桥围壳的后部为机库，可搭载贝松MB411水上飞机1架进行侦查，并拥有起重机起降回收作业，虽然成功做出但因准备作业过于复杂且耗时，实际上却很少使用，飞机库甚至被代作仓库用。前部装载数艘小艇并设有收容40名俘虏的设施，整体而言速科夫号被分析认为缺乏战术实用性，虽然它是航空潜舰成功的案例却设计不成熟，虽然它本身的设计仅是以拦截商船为目标。第二次世界大战爆发在法国休战后为自由法国所拥有，1942年2月18日与美国商船“汤普生·莱克斯”号撞上并沉没，但后来另有一份调查报告认为是受到美国飞机意外的攻击造成[1]。
1926年义大利皇家海军建造的Ettore Fieramosca潜艇拥有一个防水机库并计画搭载一种小型的水上侦查机，1928年交付Macchi与比雅久分别生产出Macchi M.53与比雅久 P.8两款适合的机型，但计画最后被取消。
日本在二战前便十足运用航空潜舰的概念。伊一型潜舰（巡潜1型）的五号舰伊号第五潜舰1932年完工时便增设机库，为日本第一艘航空潜舰，被称为巡潜1型改（巡潜1型改），1933年将后部的高射炮去除改装一座空气式弹射器（吴式1号2型），但1940年时又被拆除并安装1具25公釐联装机枪，之后就没再搭载舰载机过，1944年7月19日返回横须贺途中被击沉。
1935年5月15日竣工的巡潜2型伊号第六潜舰（巡潜2型）一样后部设有机库与弹射器（吴式1号3型）可用水上飞机进行侦查，但开战后到1944年6月30日失踪沉没时都没有使用过。伊七型潜舰（巡潜3型）的伊号第七潜舰与伊号第八潜舰也都在后部设置机库与弹射器（伊7为吴式1号3型改，伊8为吴式1号4型）。综观二战前日本完工的巡潜型潜艇后半者全是能搭载舰载机的航空潜舰。
受到华盛顿海军条约限制本来装备重炮的M级在1号舰M1后的其他潜艇被迫转往其他用途。1927年2号舰M2装备了防水机库和转臂起重机，能将Parnall Peto水上飞机运载起降。1928年10月前甲板增设了斜向弹射器加强起飞效率。M2可以航行在舰队前派遣飞机进行侦查，发现威胁及时下潜[2]。1932年M2失踪，之后英国皇家海军放弃继续研发航空潜舰。
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1922年美国开始对航空潜舰进行研究，两架卡斯帕U.1水上飞机进行竞标并展示到1923年，但没有成功，不过却留下技术资讯。后来美国海军订购了考克斯-XS Klemin-1S与马丁MS-1类似卡斯帕U.1这种易拆卸的小型水上飞机各六架，10月到11月期间使用S-1潜艇进行运载测试，后来又研制出更适合的考克斯-XS-2与Loening XSL，但此时美国海军已丧失兴趣[3][4]。由于考量作业繁杂且军事价值有限的问题，并得知英国皇家海军M2潜艇的状况，且Loening XSL在安那考斯迪亚河受损促使美国终止研发[5]。
1939年纳粹德国海军开始建造四艘Type XI级巡洋潜舰（U-112、U-113、U-114与U-115），该潜艇排水量预计有4,650吨，几乎是所有U型潜艇的两倍，将会成为当时最大潜艇的奇迹武器。船员共110人，搭载两座127公釐炮并可运载一架AR 231水上飞机，但战争爆发后计画遭到取消。
另外还尝试开发Fa-330无动力自转旋翼机搭载在IX级潜艇D2 Monsun上执行侦查与导航。Fa-330类似直升机但构造更简单，观测员座位没有机身保护，操纵装置仅能控制旋翼的共同倾角以及方向舵，头上是三叶旋翼，升力源自潜艇缆绳牵引产生的气流，同时缆绳内嵌电话线以便观测员与母舰通讯。Fa-330平时可折收存放，使用时可以迅速组装完成，主要是在印度洋和南大西洋使用，但使用它会阻碍潜艇下潜速度。在盟军反潜机数量与涵盖范围大增后，Fa-330不能对其预警而使效果不彰[6][7]。
曾计画使用Fl-282直升机帮潜艇做远距离侦察。Fl-282是由钢管焊接制成的简易小型直升机，其螺旋桨直径仅1.8公尺，机身长度仅5.5公尺，机库可安置在潜艇甲板上，但实际上Fl-282却从未正式部署过。
二战爆发后大日本帝国海军在航空潜舰应用的更加广泛，伊九型潜舰（巡潜甲型）、伊号第十二潜舰（巡潜甲型改1）、伊一五型潜舰（巡潜乙型）、伊四〇型潜舰（巡潜乙型改1）与伊五四型潜舰（巡潜乙型改2）皆可以携带一架零式小型水上侦查机做侦查，与先前的伊5到伊8不同的是，飞机库与弹射器由后甲板改到前甲板。其中伊一五型是建造最多也最有战绩的一级，拥有很高的航速与续航力，共建造20艘（伊15、伊17、伊19、伊21、伊23、伊25、伊26、伊27、伊28、伊29、伊30、伊31、伊32、伊33、伊34、伊35、伊36、伊37、伊38与伊39），其中伊25还曾成功使用飞机投掷燃烧弹轰炸美国本土[8]。
除了用于侦查，日本在航空潜舰应用最令人叹为观止的就是开发出以对地攻击为主要目标的伊四百型潜舰（潜特）。伊四百型全长122公尺，全宽12公尺，水中排水量达6,560吨，自恃力预计达120天，理论上可绕地球一圈半，在21世纪前是最大的柴电动力潜艇[9]。伊四百型能搭载3架晴岚攻击机，晴岚是1943年研发完成的潜艇搭载用水上舰载攻击机，可挂载一枚800公斤的鱼雷或炸弹，最大航程达1,540公里，机翼可翻折与机身贴合，浮筒可拆解另外存放。晴岚平时可收纳于指挥塔内的隧道式飞机库，机库舱口设于指挥塔前部并有一具弹射器（四式1号10型）固定于舰首甲板上，起飞准备作业预计最快仅需3分钟，舰内装配温度足够随时可让晴岚使用的燃料槽。伊四百型虽内建简易起重机但回收作业耗时不易，虽然测试演习或许可状况晴岚可以返回母舰内，但主要是计画机员降落在水面待由母舰或其他舰艇接送后将机身凿沉（浮筒亦可在飞行中抛弃以强化性能），如果附近有回收水上飞机功能的舰艇或水上飞机场亦可改由他们进行回收。据信促成研发伊四百型的是联合舰队司令山本五十六，原计画是打造18艘，利用大量潜艇舰队携带54架晴岚近乎正规航母的战力攻击巴拿马运河以断绝盟军运输捷径，但在一号舰伊号第四百潜舰完工下水了时日本的战力与经济已每下愈况，山本也已遭伏击阵亡，使原先的计画已无意义，最后只完工伊号第四百一潜舰与伊号第四百二潜舰，建造中的伊403、伊404与伊405受各原因影响而停止建造并解体，伊406到伊417的建造计画也直接取消，最后只有三艘伊四百型服役[10][11]。
由于伊四百型没能完成计画的数量，因此使用原本的伊九型为基础开发出伊十三型潜舰（巡潜甲型改2），伊十三型一样设有起重机、机库与弹射器，但只能运载两架晴岚，并对应重量增设防雷鼓包，与原本的伊九型比续航力增加但速度与隐蔽性都降低。该级本计画打造4艘，但最后只完成伊号第十三潜舰与伊号第十四潜舰两艘，剩馀的伊15与伊1都没完成战争就结束了。尽管如此，日本仍在战终前建造完成共47艘各型航空潜舰。
伊13在1945年执行晴岚运送任务时失踪，后来美军记录得知7月16日已被击沉，伊14在运送两架彩云舰上侦察机达楚克群岛后日本宣布投降，随后被美军接收研究，1946年5月28日在夏威夷近海自沉。1945年7月23日伊400与伊401载满晴岚前往波纳佩州计画攻击乌利西环礁执行首场任务途中日本宣布投降，两舰舰长下令抛弃所有鱼雷与舰载机后舰队被美军发现接收，同年10月返回佐世保，1946年1月两舰被美军带回美国本土作技术调查，最后在夏威夷近海做靶舰击沉，伊402则在港内因空袭受损，维修中迎接终战，1946年4月1日在东海被美军做靶舰击沉。伊十三型与伊四百型未成功缔造战绩，但一些专家分析依当时的军事技术此设计也许能做出有效的战略打击，也是开发最成熟被最多人公认的航空潜舰。虽然伊四百型已全遭击沉，日军当时的资料也尽乎销毁，其机密技术已失尽，却成功给世人带来以潜艇执行攻击地面的概念，间接促成弹道飞弹潜艇开发。
1946年美国曾研究再开发新式的航空潜舰，并计画在分类符号增设SSV。最初是计画运载两架XA2J Super Savage攻击机进行核打击或是四架F2H Banshee战斗机，在设计各种防水机库与起降装置后，长度预计180公尺到230公尺，水上排水量预计34,000顿[12]，被认为过度梦幻而放弃。1952年提出较现实的计画，改搭载三架F2Y海标式喷射水上战斗机并设计起飞用水坡道[13]，长度预计140公尺，潜航排水量9,000吨，并采用70,000匹马力（52,000千瓦）的核动力系统，预计速度可达28节（时速52公里），但这设计仍是过于庞大。另一个较经济的方案是利用二战旧式潜艇运载水上飞机版的A-4天鹰式攻击机发射RGM-6飞弹[14]
目前有新计画开发可放入鱼雷管、舰载垂直发射系统或特制发射装置的无人机来由潜艇运载，美军计画使用德国212型潜艇来进行实验[15]。尽管现在无任何潜艇设计上可装载飞机，但它仍有十足的魅力，让潜艇搭载飞机的想法并未彻底断绝。在大众文化的作品里，有不少虚构的潜艇设定上有搭载舰载机。
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