Pourquoi les porte-avions flottent-ils ?

Tout objet immergé dans l'eau reçoit une poussée vers le haut égale au poids de l'eau qu'il déplace. Un navire flotte lorsqu'il peut déplacer son propre poids avant d'être complètement immergé, ce qui n'est qu'une question de densité moyenne : l'acier est environ huit fois plus dense que l'eau de mer, mais une coque en forme de boîte creuse, remplie de hangars, de réservoirs de carburant, de magasins et de logements pour 5 000 personnes, a une densité moyenne bien inférieure à une tonne par mètre cube. Un porte-avions de classe Nimitz pèse environ 100 000 t à pleine charge, il doit donc déplacer 100 000 t d'eau de mer, soit environ 97 000 mètres cubes. Avec une longueur à la flottaison d'environ 317 m et une largeur de 41 m, ce volume est atteint avec un tirant d'eau d'environ 11 m.

Flotter est facile ; rester droit est le problème d'ingénierie le plus difficile. Le pont d'envol et l'îlot se trouvent très haut au-dessus de l'eau, les concepteurs maintiennent donc le centre de gravité bas avec des machines lourdes, des réacteurs, du carburant aviation et du ballast au fond de la coque, et la grande largeur fournit un moment de redressement lorsque le navire roule. Les porte-avions ont aussi une étrave bulbeuse et des lignes sous-marines fines malgré le pont en surplomb ; la coque sous la ligne de flottaison est bien plus étroite que ne le suggèrent les 77 m du pont d'envol. L'assiette est gérée par du ballast à mesure que le carburant et les provisions sont consommés, afin que la stabilité reste dans les limites.

La coque est divisée en centaines de compartiments étanches, de sorte qu'une inondation reste confinée et le navire peut perdre une grande partie de sa flottabilité et rester à flot. Des pertes historiques comme celle de l'USS Yorktown en 1942 sont dues à de multiples impacts de torpilles et de bombes combinés à des incendies et une inondation progressive, et non à une seule brèche dans la coque.