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第一次鸦片战争时期中英双方火炮的技术比较

【内容提要】
第一次鸦片战争时期，中英两军的火炮主要都是17世纪以来欧洲普遍采用的前装滑膛炮，其内装火药都是黑火药，这种基本的技术原理决定了中英火炮从质的意义上讲，还属于同一技术时代的产品。但是，因工业革命发生与否的影响，此时的英军火炮从数量意义上讲，在其设计思想、炮身材质、铸造工艺、弹药质量、火炮射程、舰炮品质、火炮机动性、射击精度和射速等技术关键之处优于清军火炮。这些技术关键之处，显现了中英双方火炮技术的巨大差距。
【正文】
　　［中图分类号］K253　［文献标识码］A　［文章编号］1002—8587（2006 ）—03—0031—12
　　发生在1840年7月～1842年8月期间的中英第一次鸦片战争，是中国历史的转折点和近代史的开端，而在英国史书里边，除非比较详细或专门性的著作，是很少提及的。可以认为，此时期的中英双方船炮性能的问题是谈论其它一切问题不可回避的前提。时人在奏章或私家著述中，谈到英军“船坚炮利”的共计66人。① 有学者认为：当时清军所使用的主要武器是冷兵器或早期时代的弓、火绳枪、剑和矛，根本无法与西方侵略军相抗衡。② 也有学者认为：“清朝的大炮虽不及西方68磅级炮之威力，但对于彼之中小型火炮至少可以不相上下。”③ 笔者认为，中国在战争前后，一则因是封建的生产方式，二则在本应达到的制作工艺水平上，由于受落后的社会制度内部种种因素的制约，存在着一些问题。两方面因素的综合作用，最终使清军自铸的火炮在炮身设计、铸造材质、工艺、弹药、炮架等技术关键之处普遍存在着加工粗糙、费工费时、质量粗劣的问题，这些技术关键之处，显现了中英双方火炮技术与性能的巨大差距。
　　一、中英双方火炮的设计思想及种类方面
　　鸦片战争前后，清军火炮大多是以重量作为衡量其性能优劣的依据，这远远没有以炮身与口径比例搭配为主要性能参数科学合理。当然，“模数”的设计思想，部分火器制造者也将之视为标准来对待。即以口径的尺寸为基数，按一定比例倍数设计火炮的各个部分。此时，除中央统一制造以红夷炮型为主导的前装滑膛、以火绳点火的火炮外，沿海各省制造了大批火炮。如广东省自军兴以来，铸炮1000余位，其中尤以佛山制造的生铁炮最具代表性。全国总计，数量不下5500余位。炮重有数百斤至3万余斤的，炮管有长至4.44米的。这些火炮，虽名号众多，大多依红夷炮制式，设计和制造技术未有改进，不仅与同时期英国先进火炮不能相比，而且有些技术较明末清初亦有萎缩。不过，清军方面购买和仿制了大批夷炮。史载：“林则徐至去岁至粤……购西洋各国夷炮200余位。”④ 1841年，浙江、江苏等地方的军政大员还组织人力仿制了一批铜炮，1842年6月英军攻陷吴淞时，在一座军工厂里，“我们看到有10门游击炮队所用的大炮，这些都是安装在手推车上。这种炮车颇似花园里用的大推车，前面有贮藏炮弹的匣子，把手之间有一个抽屉，里面装着火药和铲火药的小铲子。我们除了看到各种口径的铁炮之外，还发现了一些全新的12磅弹铜炮，这些炮是按照放在旁边的嵌有王冠的G·R·1826型大炮仿造的，式样完全相同，惟一的区别就是中国字代替了王冠。”⑤
　　现据《鸦片战争档案史料》所记，战争之际，清军火炮的大致分类，按照主导的类型分为：红夷炮、子母炮、抬炮三类；按照制造的国度和时间顺序分为：旧式火炮、新铸的火炮、购买的葡萄牙式或英国式加农炮、仿制的英国夷炮四类；按照长度和重量可分为：长管滑膛重炮和身管较短的轻型滑膛炮。前者就是明末清初的红夷炮原型。后者包括神威将军、神功将军、劈山炮、子母炮、奇炮、竹炮、九节炮等，这种炮品种最多，其中除子母炮和奇炮是后膛装填弹药的佛郎机炮型外，其余属于红夷炮的发展型。
　　1857年恩格斯著的《炮兵》里云：“在拿破仑垮台后的和平时期内，欧洲列强的炮兵都逐步进行了改革。各地都取消了3磅和4磅轻炮，大多数国家采用了英国炮兵的经过改进的炮架和弹药箱。几乎到处都规定装药的重量为炮弹重量的1╱3，火炮的重量为炮弹重量的150倍或接近150倍；火炮的长度则为口径的16—18倍。”⑥战争之时，英军火炮的口径从几英寸到十余英寸，前装滑膛，以引信和燧石击发器击发，少量的火炮采用了雷汞底火，以撞针击发。炮身重量从几百斤、几千斤直至万余斤。火炮的种类经过多次调整改革，从类型上讲，可分为：1、长管加农炮。特点是管身长，初速高，射角一般为5～45度，需要4～6人操作发射。有3磅、6磅、12磅、24磅和32磅等不同的型号。当时，由于制造火炮材料的限制，长身管火炮的炮管壁较薄，很少用来发射空心爆炸弹。2、榴弹炮。17世纪末在欧洲出现，固定在炮架上，以12度到30度的射角使用爆炸弹进行射击，其炮弹首先是用来起侵彻作用，其次是用来起爆炸作用。是一种炮管较短（比长炮短而轻，比迫击炮长）、口径较大（很少超过8英寸）、带有直径小于炮管的药室、装在两轮炮车上的野炮，它的主要用途是安放在武装小艇与炮击艇上作对地攻击用。迄至19世纪的英国，此类火炮成了皇家炮兵的标准装备，有24磅、12磅、9磅、6磅等几个不同口径。3 、臼炮。它最早是16世纪末由苏格兰的凯龙铁工厂制造的，它是一种比榴弹炮更短（身管长约为口径的2～3倍）、口径很大达13英寸、15英寸或更大一些、带有一个直径更小的火药燃烧室、有时可以取下的滑膛前装炮。固定在托架上，通常以20度以上的射角，有时甚至以60度的射角使用爆炸弹进行射击。爆炸弹可以起爆炸作用，也可以当作燃烧弹使用。⑦ 4、舰载火炮。可以又分为主炮、舷炮和艇载炮三种；从火炮种类上说，也可以分为长管加农炮、榴弹炮、臼炮和舰炮四种。前三种火炮与之前介绍过的同名陆军火炮大体相同，而舰炮则是专门为战舰而制造的一种火炮，陆军不会使用，它有一个显著的特点是尾部有一个圆孔，以便绳索穿过这个圆孔，将火炮固定在甲板上。
　　二、中英双方火炮的材质方面
　　火炮所用钢铁或铜的质量，主要表现在对冶炼材料的选择和冶炼方法的研究方面。中国从唐代到明代，是古代钢铁技术全面发展和定型的时期，以“生铁冶炼——生铁炒炼熟铁——生、熟铁合炼成钢”为主干的钢铁工业体系趋于定型。明代以来，中国火炮铸造材料，小者多用铜，大者多用铸铁。明代中叶到第一次鸦片战争之时，中国传统钢铁技术继续缓慢发展。但是，因为没有发生工业革命，手工生产的能力非机器生产所能相比，故其钢铁产量极低。到1840年前后，年产铁约2万吨，仅是英国的1／40。⑧ 二是火炮大多由液态的生铁铸造，此必然导致火炮质地脆硬，演放时很容易炸裂，自伤炮手。清军对之处理方法主要采用以下四策：一是加厚火炮管壁，使火炮增加了重量。其结果是数千斤的笨重火炮威力反而不如西方的小型火炮。一是对于已经铸成气孔气泡较多、容易碎裂的火炮，清军则减少火药填量，这又减少了火炮的威力。一是使用铜作为铸炮的材料。一是铸造了一些双层或三层复合体结构火炮，使其不易炸裂。
　　战争前后，清军小范围开始用熟铁或黄铜锻造火炮，江苏候补知府黄冕对清军火炮材质评价到：“水陆战炮重笨，扛炮受子无多。宜改制以小受大之轻炮，方能利用也……今日欲反其弊，必须讲究炮制，使能以小胜大，其轻受重，以短及远，简便灵动，庶出一炮抵数炮之用……因又讲究小炮，可容大弹之法。不用铸造而用打造，不用生铁而用熟铁，方能使炮身薄而炮膛宽。缘生铁铸成，每多蜂窝涩体，不能光滑，难以铲磨，故弹子施放，不能迅利。至熟铁则不可铸，而但可打造。其打造之法，用铁条烧熔百炼，逐渐旋转成圆，每五斤熟铁，方能炼成一斤，坚钢光滑无比……炮愈轻，工愈精，力愈大。铁经百炼，永无铸造之炸裂。施用灵活，尤胜巨炮之笨重。”⑨
　　欧洲从“18世纪后期，由于木材资源短缺，锻铁费用上涨，形成了严重问题。为适应需要，就采取了所谓搅炼工艺，就是用长长的钢棒将反射炉中的金属溶液加以搅拌。炉子用焦碳燃烧，这样，不仅使炉面溶液，而且全炉的溶液都能接触空气，从而使脱碳更加彻底，成为可锻铸铁。用搅炼法生产的锻铁，质量不如炭铁，但价格便宜得多。1829年又前进了一步，即应用鼓风炉本身余气进行预热鼓风，这种发明使得在消耗同等燃料的情况下，搅炼熟铁产量增加到3倍。还有一种改进是“湿”搅炼法，即在炉膛铺以含有氧化铁的小块炉渣，它与金属中的碳素相化合，在表层之下产生CO，形成加速脱炭进程泡沸搅动。1806年英国铁产量为25万吨，到1850年英国每年可产250万吨，铸铁和锻铁的产量都有增长。
　　自古以来，炼钢的方法几乎并无根本性改变，仍然是小规模的个体作坊产品。英国所用的基本材料是优质的价格相等的瑞典条形铁，结果钢的费用等于锻铁费用的5倍。1750年，钟表匠本杰明·亨茨曼创造了一种新的炼钢方法。他将特种小型粘土坩埚放置在焦碳燃烧的炉膛内加高温，就有一种特殊的溶剂持续地生产铸钢。这种铸钢不含二氧化硅和其它矿渣，成本略低于以其它方法生产的钢材。但遗憾的是这种产品不能焊接，太硬，不合乎某些用途。不过这种技术终究成了谢非尔德钢铁企业的基础，在欧洲广为传播，被人仿效。此种方法效率很低，因此，到18世纪末，即为发射炉炒炼法或称搅炼法所取代。1783年，一个炼铁厂的工头彼得·奥林斯在前人的基础上，在发射炉上加搅拌窗口，创造了用反射炉氧化精炼的搅拌炼铁法。1784年，英国海军部军需品的承包人工程师亨利·科特也有类似的发明，并大力推广应用。此法省力而使工效提高了15倍，使炼铁技术又上一个新台阶。
　　18世纪以来，各国都大规模扩建海军，因为铁的成本只及铜的1╱5，所以铁炮逐渐替代了青铜炮，成为各国战舰的标准装备。不过，欧洲包括英国在内的炼钢法，直到19世纪中叶再无显著改进，加上钢材本身的缺陷，制造重型军械时使用这种钢材继续受到限制。因此，“直到19世纪中叶以前，除了海军重炮外，青铜炮和黄铜炮始终以优势压倒了铸铁炮。”⑩
　　三、中英双方火炮的铸造工艺方面
　　战争时期，清军造炮工艺并不十分落后，且有英军所没有的铁模铸炮法和复合层结构的造炮工艺。清朝沿海及内陆的一些省份，旧式火炮、新造的火炮和仿制的夷炮，除少部分是用英军所没有的铁模铸炮法制成，大多仍是生铁和青铜冶铸而成。只是用液态的生铁或青铜铸造的火炮质量差，加工难，容易炸裂。锻造的熟铁炮或黄铜炮斤两少且比例小。而英军火炮主要由青铜炮、黄铜炮和铸铁炮组成，且大多数火炮可以用熟铁或黄铜锻造，尔后用车床刀具加工，精度提高不少。
　　鸦片战争之际，机械工程专家福建泉州人丁拱辰（1800—1875），参考西洋炮的构造，在广州铸成了性能良好的铁炮。于1841年编成《演炮图说》，1842年《演炮图说》受到两广总督祁、靖逆将军奕山的重视。同年，清朝政府下令推广《演炮图说》所述方法。丁此时在阅读西洋炮学的基础上的铸炮之法，其实和明末以来中国原有的红夷大炮的泥范整体模铸法差不多：即以炮模口径为基数，用泥先制成外模和内模，用起吊装置将外模吊套于轴心合一的内模之外，两模之间的空隙，便是炮管的厚度。然后用青铜或钢铁溶液浇注其中，冷却后，除去内外模，最后再用各种配件加工成完整的火炮。此法铸造的火炮缺陷有：泥模在用炭火烘烤时，经常是外干内湿，浇铸时水分蒸成潮气，致使所铸火炮常有蜂窝状孔穴，发射时容易炸裂；功效非常之低；不能对炮膛进行深入的加工，致使炮弹射出后，弹道紊乱，降低了射击精度；大多数人并不懂得身管与口径比例、火门位置在火药燃烧中的实际意义，绝大多数火门开得太前、太大。在炮膛游隙方面，战争之时，火炮因“弹不圆正，口不直顺”，常只能采用内径的1／10至1／5为游隙，此水平连明末的水准均达不到。(11)
　　鉴于此，浙江嘉兴县丞龚振麟痛感中国泥模整体铸造法的不切实用和烦琐，而立志改革。于1841年发明了早于欧洲30多年的铁模铸炮法，铁模可多次使用，不用清洗炮膛，消除了泥模铸炮多蜂窝易炸膛的缺陷，缩短了铸炮周期，降低了铸炮费用，并写成《铸炮铁模图说》，1842年被印发沿海各省参用。至1841年9月浙东之战前夕，已铸成120多门新型火炮，时人称其为：“至去冬以来，浙江铸炮，益工益巧，光滑灵动，不下西洋。”(12)
　　欧洲火炮铸造从16世纪以来

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发布日期：2008-9-2 0:05:15 作者：刘鸿亮出处：

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2008-09-02