伊势级战列舰的航空舰改装

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中途岛海战之后，日本海军深刻体会到了航空力量的强大，为了迅速补充在中途岛海战中损失的航空兵力，提出了云龙级航空母舰的大量建造计划，并且考虑了多种急造的航母改造方案。对于航母的改造，至少需要重巡以上的舰只才具备改造成航母的潜力。重巡伊吹在建造中便被选中，改造成航母。
日本海军意识到战列舰的时代的结束，计划将几艘战列舰改装成航空母舰。在日本战列舰中，大和号和武藏号吨位巨大，是世界上最强大的战列舰，建造耗费巨大，不可能用于改造。然而，其姊妹舰信浓号正在建造中，被决定改造成航空母舰。
长门级战列舰威力显著，排名日本海军第二，不在改造名单之内。金刚级虽然火力较弱、装甲较薄，是日本海军最古老的战列舰，但由于其高速性能，仍在战场上活跃。最终，改造计划锁定在扶桑级和伊势级四艘老旧且未发挥作用的14英寸级主炮战列舰上。由于日向号的第五炮塔在昭和十七年（1942年）七月发生意外爆炸，免去了拆卸炮塔的麻烦，因此最终决定将伊势级两艘战列舰改装成航空战舰。
最初的提案是完全拆除伊势级的上部结构，搭建机库，并铺设飞行甲板，使其成为真正的航空母舰。预计的飞行甲板长度为210米，宽度为30米，载机量可达54架。这种改造的伊势号航母在性能上将与由商船改造的飞鹰级航空母舰相似，两者在载机量和速度上非常接近，主要区别在于伊势级保留了战列舰级别的厚重船体装甲。然而，这个提案需要约一年半的改造工期，海军对此不满，因此提出了新的改造方案，保留六门主炮，拆除所有副炮，并加强防空火力，尽量增加载机量。
最终，伊势级战列舰被改造成了前所未有的舰种——航空战舰。前半段保持战列舰的高大舰桥和主炮，后半段铺设飞行甲板，用于停放飞机。伊势号航空战舰仅拆除了最后面的五、六号炮塔，保留了八门主炮，并在拆除炮塔后产生的空间中搭载了一个长40米、高6米的机库，其上是一个长约70米的飞行甲板，两者之间设有升降机。
航空战舰的最初舰载机计划是搭载22架最新的舰上轰炸机——彗星，其中9架存放在机库中，飞行甲板上可停放11架，两侧弹射器上各停放2架。彗星是一款使用液冷引擎的俯冲轰炸机，拥有炸弹舱，速度超过零战，计划通过足够的结构加强以供弹射起飞，作为伊势号的舰载机。然而，彗星并不适合在伊势号的飞行甲板上降落，因此海军决定将一半舰载机改为水上飞机——水上飞机既能通过弹射器起飞，也能在水面上通过起重机回收。尽管水上飞机在速度和载弹量上都不及标准的舰载轰炸机，但它们可以携带几枚60公斤的炸弹进行反潜作战。因此，日本海军选择了专为轰炸任务设计的高性能水上飞机瑞云作为伊势号的舰载水上飞机，瑞云能够携带一枚250公斤的炸弹，并进行俯冲轰炸，性能与九九式舰载轰炸机相当，是日本海军的得意之作。
为了快速完成飞机的弹射起飞作业，伊势号装备了新型超大型弹射器——一式二号弹射器。这种弹射器也装备在轻巡洋舰大淀号上，能够弹射更重飞机，并具备连续弹射飞机的能力。伊势号在飞行甲板前端左右舷各装备了一具此型弹射器，高度与飞行甲板相同，通过甲板上的导轨将飞机送入弹射器。使用这种大型弹射器，伊势号能够在30秒内弹射一架飞机，全舰飞机起飞预计需要五分钟。
为了指挥飞行甲板的操作，在后桅楼上架设了射出指挥所。原本安装在舰尾甲板的起重机被移至飞行甲板上，用于吊放飞机。飞机使用的汽油桶、炸弹库等设施被设置在原有的第五、第六炮塔弹药库中，充分利用战列舰炮塔弹药库防御力强的特点。搭载的油量和弹量足够支持舰载机三次出击。原本拆除的炮塔遗迹被150mm装甲板覆盖以进行保护。
伊势级战列舰的航空战舰改造工程在昭和十七年末开始，昭和十八年（1943年）二月二十日，伊势号进入吴海军工厂的船坞，正式开始改造，同年八月二十三日完成工程。除了拆除后部主炮群、增设飞行甲板及机库外，其他装备和舰载设施也有所变动。首先，为了应对日益激烈的舰对空作战，伊势级的航空火力大幅增强，高射炮从原来的四座增加到了八座，使其成为日本海军中除了大和级以外，装备最多防空炮的战舰。新增的高射炮分别安装在指挥塔两侧和烟囱两侧，布置非常紧密。高射炮指挥装置也由原来的九一式高射装置更换为新型九四式高射装置，在原有舰桥两侧的两具外，在烟囱两侧的支架上增设了两具。防空机枪方面，原来配备九六式连装25mm机枪十座，此时都更换为三连装，并新增九座三连装机枪。副炮全部拆除，在原副炮位置覆盖18mm钢板进行加强，原副炮方向仪也被拆除，安装了三连装机枪座。此外，前桅楼测距仪塔顶端正式安装了二一号对空电探，在较低位置安装了二二号水面搜索电探，但似乎是在后来加装的，不属于改造范围。此外，还包括舵机强化和燃料舱增设等改进。