大和級戰列艦主炮塔前裝甲板在華盛頓海軍造船廠展出

據所知，這是唯一幸存的一塊為大和級戰列艦制造的裝甲板——目前在華盛頓海軍造船廠博物館展出。這塊巨大的鋼板是大和級主炮塔前裝甲板的右上角部分，是為自航（海軍）作戰平臺生產過的最厚的整體鋼裝甲板，厚度達到650毫米。原本，這塊裝甲板將保護信濃號主炮塔的炮口部分，但在信濃號改裝為航空母艦之前便未使用。當安裝在炮塔上時，這塊前裝甲板會從垂直方向向后傾斜45度，而幸存板底部看到的巨大四分之一圓形切口，就是右主炮從炮塔伸出的部位。

二戰結束后，美國海軍將整塊裝甲板運至美國本土進行穿甲測試。這塊裝甲板于1946年10月16日在弗吉尼亞州達爾格倫海軍試驗場進行測試，使用16英寸1225公斤的Mark 8 Mod 6 APCBC穿甲彈，由16英寸L/50 Mark 7海軍炮在固定炮架上發射，炮口初速降低至607米/秒，以模擬11公里射程的命中效果。來襲炮彈完全穿透了日本裝甲板，并仍保有足夠的剩余速度飛出試驗場，落入波托馬克河。

沖擊力將原裝板斷成兩塊，留下了主圓形穿透孔上下的巨大裂紋區域。經過進一步測試后，更大的一塊板最終被切割回收，幸運的是，這塊小型殘片得以保存并用于展出。盡管該裝甲板比當時任何盟軍戰列艦的裝甲都厚（美軍戰列艦最厚的主炮塔裝甲為500毫米，用于衣阿華級戰列艦），但它仍無法抵御來襲穿甲彈，因為鋼材質量較差，可與第一次世界大戰前英國戰列艦裝甲相媲美。此外，由于采用了原本用于較薄裝甲板的熱處理工藝，鋼材過硬，從而導致其非常脆，不夠理想。

在對炮塔前裝甲板較大部分進行額外測試后，計算得出，同一枚美軍炮彈（假設垂直撞擊裝甲板）穿透該板所需的最小速度約為560米/秒，對應16英寸L/50 Mark 7炮發射Mark 8 APCBC炮彈射程為15.3公里。在此距離，炮彈落角為11.2度，由于炮塔前裝甲板傾斜45度，因此實際撞擊角度為33.8度——裝甲板對炮彈的有效視線厚度為782毫米。在更遠距離，炮彈速度不足以穿透裝甲板；在更近距離，撞擊角度過大——這意味著Mark 8 APCBC炮彈在任何射程下都無法穿透安裝在45度角的炮塔前裝甲板。即便是大和級自帶的460毫米主炮，其穿甲性能據NavWeaps最樂觀數據表顯示僅比愛荷華級16英寸Mark 8炮高4%至18%，也不足以穿透炮塔前裝甲板。因此，這塊650毫米厚的炮塔前裝甲板在任何服役過的海軍穿甲彈面前都是免疫的。

然而，大和級戰列艦其他部位的裝甲要薄得多。側裝甲帶厚度為410毫米，向內傾斜20度，對水平射線厚度為436毫米（16英寸Mark 8 APCBC炮在23.4公里以內可穿透）；主甲板最厚為230毫米（在33.7公里以上被穿透）。此外，日本海軍裝甲的效能被評估為當時美軍A級戰列艦裝甲的84%至86%——因此比等厚的美軍裝甲更容易被穿透。盡管大和級戰艦是史上最大、最重的戰列艦（滿載72,810噸，其中裝甲重量為22,895噸），但在實際作戰距離下，它們并非對當時的盟軍海軍炮火所“刀槍不入”。

大和級戰列艦所裝備的46厘米/45倍徑（18.1英寸）艦炮，是有史以來安裝在戰列艦上的最強火炮。在遠距離射擊時，它的威力可與美國的16英寸/50倍徑Mark 7艦炮相匹敵；但在近距離交戰中，其穿甲能力無人能及。傳說這種火炮在開火時的炮口沖擊波能把離得太近的人員衣服震掉，但這種說法大概率是夸張的。根據在龜垣試射場（Kamegakubi）試驗中測得的數據，炮口前方15米（約50英尺）處的沖擊壓力為每平方厘米7.0公斤（約100磅/平方英寸），這一數值是長門級戰列艦所使用的41厘米艦炮的兩倍。

這些火炮在日本的正式名稱是“40厘米/45倍徑 九四式艦炮（15.7英寸）”，日本人故意以“40厘米”代稱來掩蓋其真實口徑，這一秘密直到第二次世界大戰結束后才被揭露。

在1934年至1935年的設計討論期間，日本曾認真考慮制造50倍徑版本。這種更長的炮管能使初速提高40米/秒（131英尺/秒），最大射程增加約2,600米（2,850碼），在使用相同彈藥和裝藥的情況下，射擊至20,000米（21,870碼）目標的飛行時間可縮短1.9秒。然而，設計人員最終認為其額外的重量不足以彌補性能提升，因此決定仍采用45倍徑版本。

“大和號”在實戰中僅有一次對敵艦開火記錄，即1944年10月的“薩馬島海戰”中，對美軍護航航空母艦群“Taffy 1”和“Taffy 3”開火，炮彈可能擊中了護航航母甘比爾灣號（CVE-73）。

“武藏號”也僅在1944年10月的“錫布延海海戰”中使用過主炮，當時發射了“三式彈”（燃燒榴霰彈）以對抗空襲，其中一發疑似在炮管中爆炸，導致炮毀。

這些火炮的散布范圍極小，在最大射程下彈著點的橫向分布僅為400至500米（440至550碼）。美軍在薩馬島海戰后的報告中也提到日方炮擊彈群極為集中。

總共生產了27門此型火炮，第一門于1938年3月完工并在龜垣試射場進行測試。其中18門隨“大和號”和“武藏號”一起沉沒；兩門試射炮在1945年11月按美軍的裁軍命令被拆毀；其余7門在龜垣北側海灣的海灘上發現，均處于不同的未完工階段。其中5門被銷毀，最后兩門（編號23號與27號）被運往美國弗吉尼亞州的**達爾格倫試驗場（Dahlgren Proving Grounds）**進行研究，于1946年6月6日和7日抵達。兩具炮架于1948年5月7日送達同地。這些火炮與炮架在1950年代被拆解報廢。此外，還發現兩座原擬為“信濃號”建造的未完成炮塔轉盤，也被隨后銷毀。

這種火炮的內部結構異常復雜，反映出制造超大口徑火炮的巨大工藝難度。其A內管稱為“2A”，其上半段套裝“3A”外管，并通過熱縮固定。整個組件隨后纏繞鋼絲，并再套裝兩層外管，全長覆蓋，最后在炮尾處再裝兩段炮套。各層管體定位肩部之間裝有貝勒維爾彈簧墊圈，以緩解應力集中并避免“鋼材咬合”問題，這種設計與英國維克斯公司使用的凹槽環結構頗為相似。最內層的A管稱為“1A”，通過三次液壓擴張固定在位，隨后才進行膛線切削。炮尾部分包括短炮環和螺接于“3A”管內的炮尾襯套。閉鎖機構為改良版Asbury式、配用Welin多螺紋閉鎖塊。

這種結構的最大缺點是無法像一般火炮那樣簡單更換內襯。若炮膛磨損，必須整體鏜去最內層A管才能重新套裝新管，成本極高，因此在實戰中更實際的做法是直接更換整門新炮。據記錄，“大和號”和“武藏號”在服役期間均未更換過主炮——這也從側面說明了它們在戰場上的短暫命運。