约克城级在服役之初，仍搭载战前的飞机款式，包括格鲁门公司的f2f战斗机及f3f战斗机、马丁公司的b轰炸机（鱼雷－俯冲两用）及诺斯洛普公司的bt轰炸机（俯冲轰炸机）。约克城号与企业号在1941年换上f4f战斗机，并在1942年换上sbd轰炸机、tbd轰炸机及tbf轰炸机。较晚服役的大黄蜂号在1942年才换上f4f，并在服役之初使用sbc俯冲轰炸机及布利兹特航空公司（brewsteraeronauticalrporation）的sbn轰炸机。[11]
由于海军在1942年初尚未有完善的雷达系统，再加上海军承袭战前的攻击优先战术，约克城级初期俱以轰炸机为航空团核心。比如在中途岛海战，约克城号、企业号及大黄蜂号分别携带了75架、79架及79架飞机，三舰的航空团都是由1支战斗机小队（f4f）、1支鱼雷轰炸机小队（tbd）、1支俯冲轰炸机小队（sbd）及1支侦察机小队（sbd）组成。三舰的战斗机由21架至25架不等，至于俯冲轰炸机则有37架至38架，鱼雷轰炸机13架至15架。瓜岛战役开始后，残存的企业号及大黄蜂号陆续增加战斗机数量，并减少鱼雷轰炸机及俯冲轰炸机。1943年晚期，企业号换上f6f战斗机，到1944年中，企业号曾混合f6f及f4u战斗机，并换上sb2c轰炸机。此时企业号一般会携带超过34架战斗机、21至30架俯冲轰炸机及14至16架鱼雷轰炸机。1945年企业号改装为夜战航空母舰，其航空团专门负责晚间及破晓前的战机戒备。舰载机数量下降至53至61架，并且全由装设雷达的f6f及tb组成。[11]
约克城级的机库弹射器在战前已经发现效率低下，于1942年中途岛海战后拆除。企业号的舰艏降落设施也因鲜有使用，而在后来拆除。其他飞行设施则未有显著更动。
防空炮与火控系统
约克城级的11吋防空炮及05毫米勃朗宁机枪，在建成前有操作问题。1939年海军武备署（bureauofordance）已着手处理舰队防空炮落后问题，并在1940年开始生产波佛斯40毫米高射炮及奥利冈20毫米防空机炮，分别替换11吋炮及勃朗宁机枪。1941年建成的大黄蜂号，已将24挺勃朗宁全数更换为单装20毫米防空机炮；而约克城号在珍珠港事件后于美国东岸更换，然后赶往太平洋；至于企业号则在空袭东京前夕，一次过安装了32挺单装20毫米防空机炮，使她的防空火力较同级舰为优。至于波佛斯炮则在圣克鲁斯群岛战役前安装到企业号及其护航舰南达科他号，是企业号得以悻存的其一原因。圣克鲁斯战后，大黄蜂号亦告沉没，而企业号则忙于战事而无暇维修。1943年后海军乘企业号返国大修之机，开始大幅加装防空炮。到1945年，企业号的防空武器已增为11门4联装波佛斯炮、5门双联装波佛斯炮及16挺双联装20毫米防空机炮。[11]
在射控系统方面，约克城号与企业号服役之初，均装有两座ark33。ark33是专门为5吋/38炮而设计，相比起上一代手动操作的ark19及ark28，ark33完全以电力运作，以电脑测量距离，可更有效测出飞机的距离及高度。大黄蜂号因较晚服役，故此安装了较新的ark37射控装置，其体积较ark33为大，可容纳更大的电脑，以提升效能。更有甚者，ark37的电脑及支撑点都在射控装置下方的甲板，而非装置内部，使系统有充足空间升级，安装新式雷达辅助。[12]
ark33及ark37均可安装辅助火控雷达。1942年美国预备将第一代防空－水平两用舰炮的fd火控雷达（ark4），安装到约克城号及企业号，然而约克城号在中途岛海战沉没，企业号则在稍后装上两座，辅助ark33引导5吋炮射击。大黄蜂号则在试航时已经装上。fd雷达可侦察12，000码内5吋炮弹落点，探测到40，000码内的轰炸机、30，000码内的战列舰、20，000码内的驱逐舰及12，000码内浮上水面的潜艇，准确度为40码，分辨率400码。1943年企业号返国大修时，将ark33系统升级为ark37。当企业号在1945年因自杀飞机受创而返国维修时，则将fd雷达换上新产品ark12/22火控雷达，但对即将退役的企业号执勤没有影响。[12]
最后，约克城级的防空武器亦有另一套射控装置。起初，约克城级三舰的11吋防空炮及勃朗宁机枪，都只能以准星及曳光弹瞄准。1941年三舰安装了ark44射控装置，但实际上装置只是由光学目测镜组成，防空武器仍然全由人手瞄准。到1943年，企业号安装了ark51射控装置，辅以ark14瞄准具。后者由两个陀螺仪组成，配合简单电脑运算，以计算出合适的射击角度及距离，分别用于波佛斯炮及20毫米机炮。[12]
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