九四式三十七粍砲
砲弾

本砲は主任務である対戦車射撃用の徹甲弾、及び副任務である軟目標射撃用の榴弾を使用する。徹甲弾は1931年8月に現制平射歩兵砲及び開発中の試製三十七粍機関砲用弾薬として研究が開始された。同年12月には伊良湖試験場で第1号弾の試験が実施されたが、試験弾は強度が不足し定心部付近で折れるものがあった。そこでこの部分の肉厚を増した第2号弾の試験が1932年5月に伊良湖試験場で実施されたが、弾体抗力は依然として不足していた。そこで1933年6月に九四式三十七粍砲の研究が開始されると本砲用の弾薬として設計を改め、合わせて信管も従来の平射歩兵砲用の十二年式信管から九四式小延弾底信管に変更した。同年10月に伊良湖試験場で実施された第3号弾の試験では弾体抗力は概ね十分と認められたが、弾頭の炸薬量不足により貫徹後の破壊力が不十分であるとされた。1934年2月には第4号弾の試験を実施し、侵徹能力・炸裂威力・炸薬安全性は概ね十分であったが、貫徹能力を向上するために弾量を減少することとした。そこで弾尾を狭窄した第5号弾の試験が同年5月に実施され、審査の結果実用に適するものと認められた。本砲弾は九四式徹甲弾として制式化され、装甲板に対する貫徹能力は350mで30mm（存速575m/秒）、800mで25mm（同420m/秒）、1,000mで20mm（同380m/秒）である。また弾頭内に炸薬を有し、貫徹後に車内で炸裂して乗員の殺傷及び機器の破壊を行うのに適していた。
一式徹甲弾の場合、第一種防弾鋼板に対する貫徹能力は1000mで25mm、砲口前（距離不明、至近距離と思われる）では50mmであった。
また1942年5月の資料によれば、本砲は試製徹甲弾である弾丸鋼第一種丙製蛋形徹甲弾（一式徹甲弾に相当）を使用した場合、以下の装甲板を貫通するとしている。
200mで49mm（第一種防弾鋼板）/28mm（第二種防弾鋼板）
500mで41mm（第一種防弾鋼板）/24mm（第二種防弾鋼板）
1,000mで31mm（第一種防弾鋼板）/16mm（第二種防弾鋼板）
1,500mで23mm（第一種防弾鋼板）/15mm（第二種防弾鋼板）
本砲を鹵獲したアメリカ陸軍省の1945年8月の情報資料によれば、垂直装甲に対して射距離0ヤード（0m）で2.1インチ（約53mm）、射距離250ヤード（約228.6m）で1.9インチ（約48mm）、射距離500ヤード（約457.2m）で1.7インチ（約43mm）を貫通するとしている（ただし使用弾種は九四式徹甲弾となっているが、貫徹威力が日本側の一式徹甲弾のデータと近似していることから、米側の表記ミスか双方の徹甲弾を混同した可能性がある）。
榴弾は1933年12月に伊良湖試験場で第1号弾の試験を実施し、弾丸機能及び弾道性は概ね良好であったが弾量がやや軽いと指摘された。そこで弾量を650gに増加した第2号弾の試験が伊良湖試験場で1934年4月に実施され、更に同年6月には相馬原演習場でも試験を実施した。その結果弾丸機能並びに弾道性は良好であり実用に適すると認められた。本砲弾は九四式榴弾として制式化され、着弾時の効力半径は約7mである。薬筒は徹甲弾と同一である。
平時の訓練などに用いる演習弾（代用弾）としては九四式徹甲弾代用弾、九四式榴弾代用弾が制式化された。徹甲弾代用弾は徹甲弾開発完了後の1934年6月に設計に着手し、同年8月の試験で実用性を認められた。弾頭には炸薬及び信管を有さないために遠距離の弾着観測は困難であった。榴弾代用弾は1933年12月に第1回試験を実施、その後榴弾の設計変更に伴い修正を加えた砲弾の試験が翌1934年8月に実施されて実用性を認められた。こちらは炸薬として黒色小粒薬25gを有するために弾着時に白色爆煙を発するために弾着観測が容易であった。以上の4種の砲弾及び空包は1935年7月1日に仮制式が上申された。
本砲は37mm級の対戦車砲としては比較的早い時機に開発されていたことや陸軍の運用環境と砲重量に対する要求、また想定する脅威の違いにもよるが他国の同級対戦車砲と比較すると装薬量が少ない砲弾を使用するために初速がやや低い。また当時の日本の冶金技術の低さゆえに弾頭強度が低く徹甲弾の貫徹能力で劣っているとの指摘があるが、資源上の制約から優良な金属を使えないことも影響していた（試作したタングステン鋼製の高性能弾頭による実験では距離200mで第一種防弾鋼板53mmを貫徹することが可能であった）。
そして希少金属の制約から弾頭の強度が低かった要因に加えて、九〇式五糎七戦車砲と九七式五糎七戦車砲の九二式徹甲弾や、九四式三十七粍戦車砲と本砲の九四式徹甲弾（九四式三十七粍戦車砲の九四式徹甲弾の弾頭と同一）など、これらに主に使用された徹甲弾の場合は、弾殻を薄くし、内部に比較的大量の炸薬を有する徹甲榴弾（AP-HE）であり、厚い装甲板に対しては構造的な強度不足が生じていたことが原因として挙げられる。とはいえ、これらも制式制定当時の想定的（目標）に対しては充分な貫通性能を持っていた。後に開発された一式徹甲弾では貫徹力改善のために弾殻が厚くなっている。
※諸外国の例としてアメリカのM3 37mm砲の徹甲弾（AP）である「AP M74 shot」は砲弾の中心まで無垢の鋼芯であり、構造的な強度上では砲弾の中心に炸薬がある五糎七戦車砲の九二式徹甲弾や九四式三十七粍砲の九四式徹甲弾のような徹甲榴弾（AP-HE）よりも有利である事が分かる。
なお徹甲弾の威力強化のために薬莢の容積を増やした新型砲弾の研究も実施されていたものの、過度の軽量化のために砲尾の強度が不足しており新型砲弾の試験の際に脱底（砲尾が外れること）が発生し試験員が死亡するという事故も発生した。その後、所要の改良を加えて1941年（昭和16年）に砲尾を強化した一式三十七粍砲が作られた（#派生型参照）。
1938年3月4日には本砲用の榴弾として満州事変で押収された砲弾が一三式榴弾として準制式化された。装薬量は異なるものの、薬莢については九四式徹甲弾のものと同じものを使用した。初速は613m/秒、着弾時の効力半径は九四式榴弾と同じく7mであった。1937年10月に伊良湖試験場で各種試験を実施した結果、九四式三十七粍砲での運用において実用上の問題は無いと認められた。
太平洋戦争末期には既に第一線対戦車火砲としての効力を失っていた本砲を再活用する目的で外装タ弾の開発が進められた。タ弾とは穿甲榴弾（成型炸薬弾）の秘匿名称であり、日独軍事技術交流によって1942年（昭和17年）5月にドイツから日本に持ち込まれた技術である。本砲用タ弾は貫徹能力に必要な砲弾径を確保するために外装式とし、直径は80mmで100mmの装甲板を貫徹した。砲弾は有翼式で全長はII型で456mm、III型で465mmであった。終戦時点では未だに整備途上であり、戦力化はされていなかった。
現在、九四式三十七粍砲の薬きょうが横須賀の居酒屋信濃に展示されている。
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使用弾薬一覧（九四式三十七粍砲）
| 種類 | 型番 | 信管 | 全備弾量/全備筒量 | 炸薬/装薬 | 初速 |
| 榴弾 | 九四式榴弾 | 九三式小瞬発信管 | 645g/1,155g | 黄色薬20g・茶褐薬38.5g /八番管状薬121g  | 706m/秒 |
| 榴弾(準制式) | 一三式榴弾 | 押収一四式小瞬発信管(甲) | 664g/-g | 茶褐薬62g/-g | 613m/秒 |
| 徹甲弾 | 九四式徹甲弾 | 九四式小延弾底信管 | 700g/1,210g | 黄色薬10g/八番管状薬121g | 700m/秒 |
| 徹甲弾 | 一式徹甲弾 | 一式徹甲小一号弾底信管 | -g/1236g | -g/-g | -m/秒 |
| 成型炸薬弾 | 外装タ弾 | - | -g/-g | -g/-g | -m/秒 |
| 演習弾 | 九四式榴弾代用弾 | 九三式小瞬発信管 | 645g/1,155g | 黒色小粒薬25g/八番管状薬121g | 706m/秒 |
| 演習弾 | 九四式徹甲弾代用弾 | 九四式小延弾底信管 | 700g/1,210g | 無し/八番管状薬121g | 700m/秒 |
| 空包 | 空包 | 無し | 無し/-g | 無し/一号空包薬-g | 無し |