清朝火器相对明朝出现倒退这个说法是何时出现的？ 第1页

英国小报纸难辞其咎，虽然明明有缴获和英军同时代的火炮，但是英国报纸上宣传其缴获的清军火器结构技术水平为爱德华三世时代，直接打回元末明初水平。

Chinese Military Trophies at Windsor Castle

A very interesting collection of military weapons, taken during the Chinese war by the gallantcrew of her Majesty's steamer Nemesis, Commander Hall, has recently been presented to her Majesty at Windsor by the officerers of the vessel, and are now , by the gracious with an English and Chinese vessel trading in the harbour. All coloin the course of exhibitionto the private visitors of the Castle . By express command we have been favoured with an opportunity of drawing them , and they are copied in the accompanying engravings. These " celestial" trophies are very superior in their proportions, workmanship, and adaptation to the purposes of offensive warfare - for John Chinaman , in the simplicity of his valorous arrangements, seldom dreams of making defensive preparations; and they exemplify in a curious manner the comparatively accelerated growth of a semi- civilized people in the belligerent arts , in preference to those of a more peaceful character. One of the swords and several of the guns might almost be taken for European productions, and to not a few political alarmists they will without doubt suggest a host of Russian associations. The collection comprises several very elegant matchlocks, of the lengths of 5 feet, 5 feet 11 inches, and 6 feet 6 inches ; a blunderbuss 4 feet in length , and a cannon 2 feet 8 inches, both constructed in the manner of the ringed guns of the time of Edward III.; a number of pike -like swords, from 4 to 6 feet in length , fitted with banded or indented handles for securing the weapons a steady grasp ; and some straight swords, with double edges andmodern guardsIn. these weapons, the “ sights,” matches, rests, slings, temper, edge, &c. , exhibit considerable prac tical knowledge of the arts of gunnery and the use of the sword.

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东印度公司荷兰人梅-菲利普的《梅氏日记》，台湾人翻译的，不爽别来找我，讲述郑成功收复台湾时，他在荷兰棱堡里面，眼铮铮看着郑成功怎么破城的。

根据《鸦片战争前后清朝双层体铁炮技术的问题研究》（论文），明朝发明的火炮

西方要到19世纪50年代才发明，

复合层炮体的强度要比同样壁厚的单层体铸铁炮高得多， 可以克服单层体白口铸铁炮使用中容易开裂、 炸膛的缺陷。 原苏联火炮专家契斯齐阿柯夫等编的《炮兵》 中对复合层火炮设计原理的解释： “火炮发射时内膛的气体压力是非常大的， 它竟达到每平方厘米３５００千克， 而气体的温度也很高， 有时竞达到３０００度。 因此， 仅靠膛壁加厚是不能达到使炮身坚固的目的的， 炮身外层距膛壁愈远， 其张力愈小。 因此把炮身膛壁做得非常厚并没有多大意义。 问题并不在于膛壁厚， 而是要减轻内层的工作负荷， 并使外层金属起到更大的反抗压力的作用。 因为构成炮身的层数愈多， 其对压力的抗力愈大， 各层也就愈能较均匀地分担工作了。 然而一个筒要套在另一个炮筒上， 而且还要在燃烧的情况下进行， 这样炮身的制造非常复杂， 需要很多的时间和大量的资金。内筒和外筒来做炮身， 其中外筒的内直径稍小于内筒的外直径， 因此用通常的办法就不能使内筒放到外筒中去。 这时， 要把外筒加热， 使其膨胀至足够的程度再把内筒移入。 这样， 由两个筒合成的炮身便做成功了。 然后， 使炮身冷却， 外简的冷却却要紧缩， 并极力恢复至原先的尺寸， 但内筒却阻止它收缩， 这样， 外简便紧紧地裹住了内筒， 且其本身也有了一些扩展。 发射炮弹时，最初气体极力使内筒扩张， 但是内筒却被外简紧紧地压缩着， 由此， 内筒在它未被压力扩张到原有的大小以前（即未被外筒压缩以前的大小）， 对张力是不起反抗作用的， 而外筒本来已经扩张，而此时又要扩张。 很清楚， 外筒就立刻反抗这一张力， 并且如我们所见， 是在内筒反抗张力之前，这样一来， 我们不仅使内层， 而且使外层金属做了工作。 由两个筒组成的炮身（其中—个筒压缩着另—个简）， 较之有同样厚度的普通单层（未紧固）炮身要紧固得多．

鸦片战争前后中国复合金属炮技术兴衰的问题研究

一鸦片战争前后东西方火炮总体技术及材质种类概况

中英鸦片战争前后，清军装备处于冷热兵器混用时代，主导型火炮一红夷炮的技术处于欧洲17世纪加农炮系列的水平上。至战争之际，经过清朝众多火器家们的努力，泥模制造的火炮技术已和欧洲砂型铸炮与实心钻膛技术缩小了不小差距。此时的英军装备已处于初步发展的火器时代，但尚未进入后装线膛枪炮时代，仍旧属于以黑火药作发射药的前膛装滑膛时代。不过，17世纪以来的欧洲加农炮型火炮，在形制、构造原理、性能上已经达到前装滑膛炮发展演变的最高阶段，此后直到后膛装线装炮问世以前的200年问只是对这种炮的继续沿用，没有再发生质的变化。

鸦片战争前后的东西方火炮的材质种类。《武器和战争的演变》中载：进入18世纪，欧洲各国都大规模扩建海军，使得舰炮的需求暴增。因为铁的成本只及铜的五分之一，所以铁炮逐渐替代了青铜炮，成为各国战舰的标准装备。但是，直到19世纪中叶以前，在炮的制造上，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。原因是铁质炮管过于脆弱，无法承受更大的爆炸力，更好地铸造合金，日益提高的在炮管内壁膛孔的专门技术，使精度更高、强度更大的青铜或黄铜炮管成为铁质炮管的替代物 J。《从早期迄至1850年欧洲的铸炮技术及铸炮工匠》中说：1816年英国大口径铸铜炮被宣布禁止，只有小口径如12、9、6、3磅弹炮还在铸造。迄至1793年英国海军用火炮已全部改用铁炮，实心钻膛_2 J。中国史料《四库全书·钦定大清会典》册619，史部377，卷73(军器》(页677)中载：凡制造火器，大者日炮，重自560斤至7000斤，轻自390斤至27斤。《中国青铜铳炮总叙》中讲：从元代至明正德时期，这是中国传统铳炮的发生、发展期，其时青铜铳炮占据主流；第二阶段，从明嘉靖时期至清末，主要是仿造欧洲传来的铳炮，其时由于铁制铳炮的发展，青铜铳炮渐趋衰落，最终被淘汰。1840年前后，为抵御英人，赶造了一些重炮，皆是康熙红衣炮的旧制，不同的是，多以铸铁造。其时也仿康熙旧制，铸造了较轻的铜炮 。以上东西方史料反映出，l9世纪中叶以前，东西方战舰上的400斤以上的重炮都是铁炮，400斤以下的小炮中铜炮比例甚大。至于中英双方的岸炮，铁炮成压倒优势肯定无疑。

清朝嘉庆、道光朝以来，中央政府已不能左右当时火炮技术的发展，地方政府自行组织制造火炮。如广东佛山铸造的生铁炮反映了当时沿海炮台所用海岸炮的基本情况，浙江镇海龚振麟首创的铁模铸炮技术是清军最佳火炮的缩影。当时的英国火器制造制度实行的是政府采购和各私营铁器制造商自由竞争的制度。英军火炮在各部位比例、形制、弹药技术、点火装置等方面，特别是铁炮材质、制造、加工等关键之处进行了革新，故在铁炮的射程、射速、准确性和杀伤力等方面高于清军。总之，鸦片战争前后，清军火炮技术因没有发生工业革命而呈现出整体滞后的态势，但是，在明代国人模仿西方造炮技术的基础上创制出的复合金属炮技术，在此时重新掀起制造的高潮，侵华英军对之也时有提及，尽管其数量在总体中不占优势。复合层金属炮有铁芯铜体、铁芯铁体和三层体以上结构的三种类型。黄一农先生对明清以来中国的铁芯铜体金属炮进行过研究，指出：“此种火炮与先前的铁炮或铜炮相比，不仅管壁较薄、重量较轻、花费较少，且较耐用”l4 J。笔者在深入了解东西方火炮发展史的前提下，对铁芯铁体金属炮进行了实地调查及取样检测，并对其材质、机械性能和力学原理作了初步探讨。

二14—19世纪中叶以前东西方火炮制造技术概述

中国兵器从远古到五代是冷兵器为主的时代，以及北宋以后的冷热兵器并用时代。迄止元代(13世纪末至14世纪初)，有了不易烧毁的金属管形火器— — 喇叭口形的铜火铳。至于火铳以铜铳开始，主要是因为青铜质地坚韧，不易爆裂。中国古代青铜冶铸业水平较高，故很容易地被移植于铳炮的铸造中，而且一开始就是整体模铸成型，起点较高。火铳到元末时期使用逐渐频繁。但初创阶段的火铳存在着装填费时，射速慢，射击不准确等缺陷，因此只能部分地取代冷兵器。《中国青铜铳炮总叙》中讲：到明洪武十年(1337)，中国已有铁火炮问世，铁韧性强，威力比铜火炮大得多，且铁矿储量比铜矿丰富，开采也易，铸炮造价也低廉，因此，铁炮的出现，为我国古代火炮的发展开辟了广阔的前景。此时，炮口由容易敞气的喇叭口改成闭气性好的直筒形，炮身也加铸了几道隆起的铁箍，因此，能承受相应增大的膛压_3 J2。。此时期中国火炮缺陷：(1)不重视火炮各部尺寸的组合搭配，所制炮身与口内径之比不合理，性能低劣。(2)明代初期以来火炮的最大缺点是“重而难举，发莫能继”。(3)炮体主要以铜为原料制成，炮管显得单薄，多加强箍，有时箍很宽，弹药由前装，发射独弹和散弹。(4)火炮发射时都有强大的后坐力，有时还会左右乱跳，或倒翻过来，严重危害炮手和人马的安全。(5)明代前期炮架大多是“搭木为架”的固定式，机动性不好。火炮也没有炮耳，中期以后仿照西洋才有了炮耳和机动性好的炮架，但瞄准装置如照门、准星，一直是没有的，命中率不高。

欧洲火炮制造技术的演变。中国火器是由阿拉伯人在l4世纪初传人西班牙，尔后火炮知识又从西班牙传播到欧洲其他各国，经他们仿制后风靡开来，不过，到14世纪后期欧洲有火炮的历史比中国晚了一个世纪。而且当时他们还不懂生铁冶炼技术和铸造技术，只能采用这样的办法加以制造：《武器的历程》中说：先把“块炼铁”锻打成铁条，再把铁条拼拢固定成一个圆筒，外面用铁箍箍紧，如此形状，闭气性极差，炮管时常炸裂；炮身由几部分构成，可拆卸的炮尾部是在射击时待火炮装填完毕后才装在炮筒上的 。

迄至15世纪，恩格斯1858年的著作《炮兵》中说：欧洲火炮的构造和使用有了三项发明：一项是从德国传来的铸造铁质球形炮弹的技术；一项是能够生产出纯度更高的硝酸钾，致使火药本身的爆炸力增大。结果出现了一种使用管壁较薄的铜质火炮，发射直径为2～4英寸(5～10厘米)球形小炮弹的趋势；一项是他们已开始掌握生铁冶炼和铸造技术，能够把火炮铸成一个整体，弹药由后膛装填。此三项措施，无疑使火炮的威力比以前大为提高。较小的火炮这时可以铸造为一个整体，质量较好的火药必然产生更大的后坐力，这意味着必须将火炮安装在一个更为坚固的炮架上。在这一时期，法国在炮的制造和应用技术上的优势被更能干的德国枪炮制造者和炮兵取代了。接着，西班牙人又很快夺取了这一优势。因此，16世纪的大部分年代里，西班牙在造炮技术方面始终占据着明显的优势。各国火炮都是仿照西班牙的设计而制造的，但国与国之间的型号一直各不相同l6j。明朝人最早使用的佛郎机炮的时间是正德五年(1510)七月，最早仿制时间是正德十四年(1519)六月，此类炮正是西班牙、葡萄牙等国制造的这类火炮。它采用子铳预贮弹药，轮流装填，射速加快。但因属后腹装式火炮，闭气性能差，炮弹真正脱离炮管之前，不能够在管内积聚更多的火药气体，炮弹故不能获得足够的推力，所以只能有极短的射程。此外，身管不算太长、所装弹药量少，口内径也小，炮身与炮口比例不合理，杀伤破坏力有限，故在攻守战日益激烈时，它便显得力弱难任。

16世纪，后膛装火炮再一次被前膛装火炮取代，这是人们发现颗粒粗大的火药要比细致研磨的火药燃烧得更快、更均匀，它产生的爆炸力使简单炮尾闭锁的时代无法再延续下去。在16世纪，火炮不断提高的机动性使它的重要性不断增加，火炮开始被安装在有两个轮子的炮架上以便运输。1540年左右，意大利人万诺乔·比林古乔对铸造技术的研究，大大改进了火炮的铸造法，而哈特曼又发明了口径比例表，用它可以按火炮各部分与炮口直径的比例去计算火炮各部分的尺寸，这就为火炮的构造提出了一定的标准 J 。在16世纪，荷兰人发明一种短而粗的圆桶状大口径攻城武器发射能爆炸的炮弹，这就是臼炮，它的射程能够通过调整射击的角度而增加或减少。到17世纪末，又出现了榴弹炮，是一种短管加农炮，有很高的射角和较远的射程。发射一个预定在命中目标时爆炸的抛射物使准确性受到了重视，努力通过调整射击的角度来控制射击距离成为炮手们最经常的工作。

17世纪中叶，欧洲一些主要国家最终淘汰冷兵器而进入火器时代，火器型号向着规范化方向发展。各国都有数种型号。如英国有16种制式火炮，并开始按作战用途将火炮区分为攻城炮、野战炮、岸防炮。其中野战炮又分重型、中型、轻型。所有这些炮都有炮耳，按数学理论计算发射弹药。此时，关于炮弹的革新方面，就是链式霰弹和普通霰弹的发明。而能用来发射空心弹的野炮，也是在一时期制造的。限于当时炮弹的制造和技术水平，火炮在发射时，常出现膛炸和瞎火现象，人们往往望而生畏，故只有少数火炮使用过爆炸弹。

迄至鸦片战争前后，东西方主导型加农炮样式及机制原理基本相同，都是前膛装滑膛炮，炮膛呈圆柱体，炮形呈圆锥形体，有炮耳和尾纽等附件组成。清军火炮的形制设计仍然沿用西方16～19世纪中叶创立的“比例”思想，即以口内圆球直径为标准，如野战加农炮的炮身常是以口内径为a，口壁厚=0．5a，口外径=2a，炮耳处壁厚=0．75a，底径=3a，此“比例”思想在《演炮图说辑要》 j、《海国图志》、《火器略说》中都有论述。如《海国图志》卷86《铁模铸炮法》中把清朝铸炮遵循的理论，炮耳、火门做法、炮体摆放位置、炮膛口内径较弹径加大1／10、药径较弹径减小1／10间的关系讲得很透彻 。

鸦片战争前后的欧洲砂型铸炮及实心钻炮膛技术。16世纪中期以来，英国造炮采用了泥模整体铸炮技术，海军用新造火炮在1793年已全部改用铁炮与实心钻膛，而商业用火炮为省费起见，仍在此世纪末用泥模铸炮技术。l8世纪末，欧洲铸造实心枪炮技术随卧式钻孔镗床一起被引入到英国及欧洲大陆的铸造厂。《从早期迄至1850年欧洲的铸造技术及铸炮工匠》中载：英国砂型铸造早在1707年就用于铸造铁锅，1758年铁器制造商Isaac Wilkingson(1695～1784)申请了一项用砂型法铸造加农炮和气缸圆柱体之类的长管形器的专利，18世纪的最后15年内，为了改变泥模铸炮的冗长和复杂的过程，开始了砂型铸炮技术。实心钻膛技术的发明与瑞士人简·莫兹利(Jean Maritz，1680～1743)有关，他用铸实心铸件的方法代替传统的由型芯和外范铸造空心铸件的方法，时问大致在1714年。接着他引进了3英尺高的卧式钻孔镗床，炮体围绕钻头转，齿轮逐渐向前推进，以不损坏炮膛的精确性，膛床水平镟膛代替原先的垂直镟膛模式，此铸炮方法在1773年以后被许多英国铸炮厂和欧洲大陆国家所采用。l8世纪5O年代，他的儿子和继承人(也叫莫兹利(1711—1790))进一步完善了那架钻孔机。1755年，他成了所有铸工和锻工车间的监察主任，奉命在法国所有的皇家兵工厂安装他的钻孔机。用枪炮铸件转动代替转动的钻头，此技术可使炮管加工得更准确，火炮的游隙达到炮弹直径的1／20，炮管更坚固，也使旧有的泥模铸炮技术显得过时。钻孔机起初靠马力和水轮机驱动，后在18世纪末期的最后十年改用蒸汽机驱动。实心钻膛造炮法可使炮膛直径更大，提高可靠性和精确性，同样体积的大炮，大的炮膛意味着使用金属更少，也使火炮造得更轻和增加其机动性。此法可使火炮游隙值减少一半和提高射程和射击精度 Jl’ 。砂型铸炮和实心钻膛技术的优点在《冶金史》中说：采用粘土低达5％ ～10％的天然砂，并把砂弄湿，就能使它具有足够的强度和透气性，可以不费事地把铁水或铜液直接浇人湿砂范中浇铸实心炮，然后用大功率的钻孑L机钻出炮膛，疏松区可彻底地排除 。

以上史料看出，东西方火炮制造技术在鸦片战争前后一直处于进步之中，起初造炮方法都用手工生产方式进行，但中国因冶铸技术见长，火炮质量从13～l6世纪领先于欧洲。随后，欧洲铸炮技术因数学与理化知识的渗透，很快超越中国，中国从16世纪以后步入模仿西炮技术的历程，火炮质量长期逊色于西方。但后来的铸炮史也表明，中国并非一味地模仿西炮技术，也曾将明朝(以冶铁技术见长)与西洋(以设计并铸造铜炮见长)的优点结合而进行着创新，如复合金属炮的发明，在世界火炮史上，占有一定的地位。

三对中国明清两朝的复合金属炮的调查

在北京、天津、山东蓬莱、江苏南京、镇江、扬州、上海、浙江杭州、镇海、福建泉州、厦门、广东广州、佛山、虎门、韶关、广西梧州等地的32个市、县博物馆、炮台文管所，先后调查了354门铁炮及200余颗炮弹。其中共发现鸦片战争前后的双层铁体子母炮2门，复合金属加农炮16门，占总数的5％ 。复合金属炮的突出特征：(1)皆是重炮，考察的16门加农炮都在500kg以上。(2)内层锈蚀较外层轻。(3)外层壁厚于内层壁。(4)从外观上看，口内径相对较小。(5)统计的13门双层体金属炮，炮身各部资料与口内径之比都不符合“比例”设计理论，耳径和耳长不等。(6)复合金属炮的火门与红衣炮一样，都是在底径上方前处，在用熟铁缠丝形成长方形隆起并在中心钻孔。(7)史料记载清军铁炮多是泥模铸造(含铁模炮)，炮身粗糙，范线明显，炮身的蜂窝和砂眼等缺陷甚多。调查和史料记载相符。

双层体红夷炮的内膛和药膛。红夷炮膛口内径较弹加大1／10，药膛比弹膛小1／10。英国伦敦Woolwich of Rotunda Museum陈列有英军缴获的第二次鸦片战争时期的清军火炮，有2门铁芯铜体金属炮，均被剖开，时间为1867年 。从纵剖面可见其弹膛呈圆柱体，药膛径呈长圆锥形体，膛径和药膛径的关系大致如前述的比例。

双层金属炮瞄准装置的考察。明末的西洋大炮传播到中国，一直到鸦片战争前后，清军主导型红夷炮是圆锥形炮身，其瞄准装置一般是前设准星，后设照门，再利用炮身铸的范线的配合，按三点一线的原理发射炮弹。但是，红夷炮由于是圆锥形炮身，瞄准线难以和轴线平行，因此，要能够利用这个误差计算出炮口在各种情况下的详细仰角，必须利用勾股重差术的原理算出各种大炮的射程，尔后编成“炮表”，供炮手实弹射击。不过，鸦片战争前后，清军对测量火炮发射角的铳规，大多没有或不会使用，更没有“炮表”可供参考，射击精度可想而知。

四鸦片战争前后中国铁芯铁体金属炮的金相组织

鸦片战争前后的中国子母炮和红夷炮存在着双层体或三层体结构的炮型，红夷炮中的铁芯铁体结构样品金相主要是铸铁组织。铸铁是含碳量大于2．1 1％的铁碳合金。碳在铸铁中可能以渗碳体或石墨形式存在，根据碳的存在形式，铸铁可分为：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。熟铁、钢和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。

(1)白口铸铁断口呈银白色。由于以渗碳体为基本组织，性能又硬又脆，不能锻造、加工。

(2)灰口铸铁的断口呈暗灰色。其金相组织主要由片状石墨、金属基体和晶界共晶物组成。和白口铸铁的性能相比，其硬度低、脆性小；熔点低，流动性好，收缩率小，成分偏稀少，具有良好的铸造性能；由于石墨本身的润滑作用，使其具有良好切削加工性能，耐磨性能；还由于石墨对基体的割裂作用，而使震动能不利于传递，使其具有减振性。

(4)熟铁。一般含碳量小于0．02％ 的叫熟铁或纯铁。钢的含碳量在0．02％ 一2．1％ 之间；熟铁最早用木炭还原铁矿石制得，后来用生铁在反射炉中高温搅炼制成。熟铁质软，延展性、韧性好，磁导率高。钢具有生铁和熟铁两种优点，低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削。

(5)脱碳铸铁和铸铁脱碳钢。脱碳铸铁是白口铸铁铸件经脱碳退火处理，铸件表层已经脱碳并成为钢的组织，而心部仍为白口铸铁组织。铸铁脱碳钢是白口铸铁铸件在脱碳退火过程中，由于时间和温度控制得适当，基本不析出石墨(如析出石墨则成为展性铸铁)，而使生铁中多余的碳被氧化成气体脱掉，从而使铸件表面和心部都成为钢的组织。火炮由于连续发射，产生很大热量，暴露于空气中的表面，部分碳被氧化，类似生铁退火处理过程。由于样品多取自炮身或炮口表面，所以金相检测发现脱碳铸铁和铸铁脱碳钢组织。

对清朝双层体铁炮内外膛共13个样品选取横截面，经镶嵌、打磨、抛光，使用3％硝酸乙醇溶液进行侵蚀。使用XJP一100型金相显微镜进行组织观察和Leiea DM4000M型金相显微镜进行拍照。金相组织看出：双层体红夷铁炮内、外膛由不同的材质制作，外膛一般为铸铁、内膛为熟铁或低碳钢。江苏南京博物院现存的清朝1843年造的耀威大将军因是8 000斤巨炮，内膛体型庞大，熟铁锻造不易，故采用了生铁铸造。现检测的内膛5个样品，有熟铁3个，低碳钢1个，灰口铁1个；外膛8个样品，有白口铁3个，灰口铸铁2个、铸铁脱碳钢2个，脱碳铸铁1个。复合金属炮称得上是一种“复合材料”，内部熟铁或低碳钢硬度低但韧性高，外部铸铁硬度高但性脆，二者结合后，变得内柔外刚，改善了铁炮的机械性能，可以克服单层体白口铸铁炮使用中容易开裂、炸膛的缺陷。这种刚柔结合的材料也存在于清军有些铁炮的炮尾 。

五讨论

(一)鸦片战争前后中国发明复合金属炮的技术原因

其原因一是受铜铁材质优劣的影响，二是与泥模铸炮技术的缺陷有关。自明代以来，中国火炮铸造小者多用铜，大者多用铸铁，少量的也有用熟铁锻造而成。铜制的火炮一般被认为比较优越，但是，青铜炮的炮管比较软，在多次发射圆形炮弹时，炮弹以不正圆的方式穿过炮管，容易使它变形，因此青铜不适宜制造重型炮。

许多军事著作中有对铜铁材质的火炮性能的论述。《风帆时代的海上战争》中云：“1650年，几乎所有的海军炮都用青铜锻造。青铜比生铁更为轻便耐用，在18世纪初期，因而成为最好的铸炮材料。然而，当战列舰队的规模扩张后，用青铜就显得太昂贵了。由于陆军特别强调轻便，因此英国人在亨利三世统治时期发明了廉价铸铁炮，到1700年后，几乎取代了所有海军青铜炮，除了最小和最重要的战舰。在海上，整个风帆时代，英国海军的铸铁炮比所有对手都强大，关键原因是英国炮组能达到绝对优势的射速” 121。《火器略说》中说：“铸炮非铁即铜，或谓铜胜于铁，或谓铁省于铜，铜轻易运，铁重难举，故铜炮便于行军，铁炮用药太多即恐炸裂，铜不患炸，故铜炮又便于装药。铜质精坚不费熔炼，铁质轰疏必须烧铸，所谓铜胜于铁者此也。采铁易采铜难，铁价贱铜价贵，铁实省于铜也，铸铜炮百斤，须用云南黄铜九十斤，参兑广东碗锡十斤方成精铜，但铜炮一放，浑身热透，难以连叠施用，铁炮一时不能红透，少缓即可再放，铜性本柔则易敝，铁性本刚刚则难坏，故铁炮连发数十次，竦无所损，铜炮连发数十次后，近口处既已低堕，无可复用” 。

关于泥模铸炮技术的优缺点。鸦片战争前后，中国火炮制造法主要是泥模铸造法。泥模铸炮法是在16世纪中期的欧洲发明，17世纪初传人中国。即需分别制作火炮的模、范和芯，浇注金属液而成火炮。芯的组成部分有定内膛面的泥模和定位用的金属芯棒。范芯多为木制模，用干透的楠木或杉木做成，因为其纹理细密，质地坚硬，容易加工。火炮各部的范必须按比例分别制作，如炮身、炮耳、炮底、字样和尾珠等。炮身的范制成后，将纹饰、炮箍等各部位的模安装上。炮耳是木模，用钉子打入炮身使其与炮身固定。

泥模铸炮的实质是：制成一个圆柱作为模子的型芯，另造一个更大的中空的用以容纳的型芯，以便于在两者之间留下一个空间，即外芯内壁与内芯外壁之间的空隙，便是炮管的厚度。

泥模铸炮整体性好，但它的不足也是显而易见的。第一，铸模的粘土型芯透气性低，在用炭火烘烤时，经常是外干内湿，浇铸时水分蒸成潮气，所铸火炮常有蜂窝状孔穴，无论怎么旋膛，膛壁无法达到非常光滑的程度，发射时容易炸裂。故泥模铸炮铸十得二者，便称国手。《海国图志》(卷86)《铸造洋炮图说》中云：“泥模务须焙干，否则火气下激，水汽上蒸，水汽大，则蜂窝亦多，蜂窝多则有炸裂之患，故须炮口朝上灌注”。第二，每一门火炮都需要一套新的模具，这样就没有两门火炮在尺寸和性能上完全一致，因而重复性劳动很大，生产效率低。这在《海国图志》卷86《铸炮铁模图说》中有详细说明。第三，生铁浇注时铁液常激动炮芯，使得铸模的型芯和外部成为一条直线几乎是不可能的，如此势必影响射程和射击精度。《火器略说》中云：“中国铸炮，多用泥炮心者，以铸成之后，但须磨洗，不用钻锉法，诚简便⋯⋯炮口朝上，何能仍令炮心在中⋯⋯别法以铁心，厚泥传外，用铁条在炮口夹住，使悬空直下，则炮身既长，自口到底决不能准，依中线，且灌注之时，其力不小，能激动炮心，令稍欹侧，炮膛既不准中线，出弹必至弯曲，不能直远，更防炸裂”_】 。第四，生铁金属一般是直接从熔炉中浇注的，因为没有进行进一步的加工，这样金属就会不纯，高度碳化，所以相对脆弱，这样就势必增加重量以获得足够的强度。内膛等部件不是精确地钻出来的，而是被绞成形的，所以它可能会、并且经常会非常无规律。炮手在他能够确保用炮来击中目标之前，必须要了解所有射程中它的火炮的特性。

由于泥模铸炮技术存在以上主要缺陷，致使铸出的炮又厚又重，铸造缺陷多，表面粗糙，易炸裂。如此势必制约火炮的机动、灵活性；影响射程与射击精度；限制了炮弹的大小。在使用实心弹的中英鸦片战争时期，同等重量的铁炮，如果炮壁厚，其口内径相应就小，装入炮弹的尺寸就小，威力就不大。东西方人应对铜铁材质火炮缺点的具体措施。面对铜铁材质的优劣以及泥模铸炮的弊病，东西方炮匠不约而同地发明了复合金属炮技术，此法可节省昂贵的铜材料以及统筹利用铜铁材质的特性。《钦定大清会典》卷73《军器》中载：“凡制造火器，大者日炮，其制或铁或铜或铁心铜体或铜质木镶或铁质饰金”。《明清复合金属炮的兴衰》中说：复合层金属炮并非中国的专利，至迟在16世纪中叶，欧洲和印度也出现，但它们的铸铁工业逊色于中国，铸复合层金属炮的品质劣于中国。17世纪，欧洲制此炮技术因考虑到成本的缘故，并未持续发展。

清朝双层体或三层体铁炮的制造技术。明人在嘉靖年间(1522—1566)用泥模铸造技术已能生产出数万门铁芯铜体的后膛装佛郎机火炮。鸦片战争前后，英军已遗弃了佛郎机型火炮，更看重加农炮火器的杀伤力。明朝在16世纪初期从欧洲引进了佛郎机型火炮，清朝自建国之初，红夷炮和佛郎机型火炮在军队中装备不少。鸦片战争时期，清军佛郎机型火炮技术大多是清初技术的再继续，威力较小的特点没有改变。至于前膛装加农炮技术，16世纪以来，中国明朝炮匠在仿制的同时并有创新，在明崇祯元年(1628)造出了许多门铁芯铜体的“捷胜飞空灭虏安辽发贡神炮”，在明崇祯十五年(1642)由地方官员捐资造出了许多门“定辽大将军”、在清崇德八年(1643)造出35门世界最高品质的铁芯铜体神威大将军，在顺治三年、十五年、康熙二十四年清廷均制出成批的铁芯铜体金属炮，在清咸丰六七年(1857～1858)仍继续制造此类火炮。不过，鸦片战争时期，西方正处于世界第二次技术革命的前，制炮技术突飞猛进，铁炮材质日益提高，清朝京师和沿海省份虽造出成批的复合金属炮，但其性能无力抵御已进入到近代化阶段英军火炮的强势挑战。

鸦片战争之际，清朝水师战船实力由于与英军相比相差悬殊，所以在战争中，清军只能采取舍水就陆、沿海筑土城、建炮台、造巨型火炮的战略方针。包括复合金属炮在内的火炮制造普遍改变了康、乾时期由“重”到“轻”的趋势，重新发展重型，炮重高达8 000—12 000斤不等。清军以“炮台重炮防守”的策略对抗英军“舷炮线式齐射”战术，是清军限于当时火炮和舰船落后的技术条件下的无奈之举，这也是造成鸦片战争清军失败的重要原因之一。但是，巨型火炮必然导致其机动性不好，进而影响其射速和射击精度等。清军复合金属炮有的是内层以熟铁制成，外层则铸以青铜；有的是内层用熟铁制成，外层用生铁铸造；有的是三层体结构。英参战军官A．Cunynghame的著作《在华作战回忆录》中载，1842年6月的中英吴淞之战，清军双层金属炮其内部是用熟铁锻造成圆柱体，外层是由生铁浇注而成的 。迄至第二次鸦片战争时期清军所用的铁心铜体火炮，大多应是第一次鸦片战争前后的制造物。《筹办夷务始末》中载，咸丰十年(1860)二月初一Et，盛京将军玉明奏：奴才上年春间，亲历各海口时，见锦州属之丁关寨，陆路炮库问有存备调之4 000余斤铁心铜炮1尊，可以拨用，复州属之娘娘宫海口，旧设炮9尊，该处炮位较多，内有7 000余斤之铁心铜炮1尊可以酌拨¨ 。

l9世纪50年代前后，因欧美各国制造火炮技术已是蒸汽驱动的大工业的生产方式，面对拥有的大量旧式滑膛炮，为充分利用之，遂萌生出复合金属炮的制造技术。《美国海军》中云：“美海军少将达尔格仑(1809～1870)的实验包括首次测量了炮管内的压力以及试验将炮弹打在装甲板上。他的研究导致了一种全新的火炮设计。达尔格仑改变了火药的装填量，以最小的火炮压力取得最大的炮弹速度，同时还增加了这种新型火炮的射程和火力。形状像汽水瓶的炮管被铸成一个整体，然后在特定的条件下从外部对其进行冷却。他把每一件事情都计算到非常精确的程度，从炸药配料和火药的放置到如何装填炮弹，每一个细节都不放过。这种新型的无膛线炮能够打得更远，其威力比任何其他炮都要大。美国海军于1850年采用了达尔格仑炮并于1856年将其装备到所有的舰船上”【17]。《世界近代海战史》中云：‘达尔格仑’炮曾被美国海军采用，但后来又被套筒炮所取代。最先由美国所制造，这种炮的炮筒由两根或两根同轴管组成，外管趁灼热时套在内管上，冷却后就紧紧地箍住内管。后来英国又设计出了套筒管的改进型，使炮管能承受更大的射击压力 。

(二)鸦片战争前后中国复合金属炮的性能及原理

苏联火炮专家编的《炮兵》中有对复合层火炮设计原理的解释：“构成炮身的层数愈多，其对压力的抗力愈大，各层也就愈能较均匀地分担工作了。然而一个筒要套在另一个炮筒上，而且还要在燃烧的情况下进行，这样炮身的制造非常复杂，需要很多的时间和大量的资金。内筒和外筒来做炮身，其中外筒的内直径稍小于内筒的外直径，因此用通常的办法就不能使内筒放到外筒中去。这时，要把外筒加热，使其膨胀至足够的程度再把内筒移人。这样，由两个筒合成的炮身便做成功了。然后，使炮身冷却，外筒的冷却却要紧缩，并极力恢复至原先的尺寸，但内筒却阻止它收缩，这样，外筒便紧紧地裹住了内筒，且其本身也有了一些扩展。发射炮弹时，最初气体极力使内筒扩张，但是内筒却被外筒紧紧地压缩着，由此，内筒在它未被压力扩张到原有的大小以前(即未被外筒压缩以前的大小)，对张力是不起反抗作用的，而外筒本来已经扩张，而此时又要扩张。很清楚，外筒就立刻反抗这一张力，并且如我们所见，是在内简反抗张力之前，这样一来，我们不仅使内层，而且使外层金属做了工作。由两个筒组成的炮身(其中一个筒压缩着另一个筒)，较之有同样厚度的普通单层(未紧固)炮身要紧固得多”|l 。《火炮概论》中对其技术原理也作了解释，即复合层火炮会形成内壁受压，外壁受拉的效果，分布均匀的各层体应力都做了功，如此炮体要比同样壁厚的单层金属炮坚固得多 ⋯。

由此看出，复合金属炮除可节省昂贵的铜材料外，在同样壁厚、同样材料的条件下，身管可承受更大的压力，并提高外筒金属的利用率，提高了身管弹性强度极限。但制造复杂，需要很多的时间和大量的资金。故在鸦片战争前后的清朝国内外战争中，所占比例不大，故推断它在鸦片战争前后的中国国内外战争中发挥作用有限。究其原因，因中国火炮技术的枝节上的改良抵挡不住欧洲近代化火器技术的根本性变革。因为要造出精度高，威力大的火器，必须有先进的科学理论和新的技术支撑，并采用精密仪器进行实验。这些条件，只有在小手工业的生产方式过渡到大工场手工业生产方式时，才能实现。18世纪6O年代以来，欧洲火器生产逐渐过渡到机器大工业生产方式，工业革命引发的技术变革和社会变革，为火器的快速发展创造了良好的物质条件。如《风帆时代的海上战争》中说：欧洲“更重要的技术进步是18世纪60年代铸造技术的提高，此后枪炮不再是中空铸造的，而是实心铸成的，铸成后用水力钻膛，再用蒸汽动力设备旋削，制成更为精密的炮膛，从而更有效地利用发射药的推动力”_l 。再加上18世纪末期以来欧洲出现了后膛装线膛炮技术，如英国在1846年左右就已制成可供实战用的后膛装螺旋线膛炮雏形，1856年阿姆斯壮(William G．Armstrong，1810～1900)制造出的后装线膛炮，更让中国复合金属炮技术受到挤压，尽管欧洲后膛装线膛炮技术在战场上占据主导地位已是19世纪70年代中期以后的事了。^[1]

参考资料^[2]

英国人在鸦片战争使用的火炮是法国大革命时，由瑞典人发现的锰做成的铁锰合金炮。锰可以大幅提高铁的性能，拿破仑之所以战败，是因为拿破仑用的是铜炮，法国缺锰，而且法国阿尔萨斯-洛林的铁也很差，英国正好相反，英国缺铜，但是殖民地有铁，有锰，所以英国人是用铁锰合金炮，打败了拿破仑的铜炮。比如说在经济上，拿破仑老是拿铜炮打仗，结果在俄罗斯丢了铜炮，在莱比锡战役上又丢铜炮，在滑铁卢又丢铜炮。

滑铁卢战役，英国有6磅加农炮65门，9磅加农炮55门，5.5英寸口径榴弹炮27门、火箭炮6门，合计各类火炮共155门。

普鲁士有6磅加农炮84门，12磅加农炮30门，7磅榴弹炮36门，10磅榴弹炮10门，合计各类火炮160门。

法国只有6磅加农炮142门，12磅加农炮42门，5.5英寸榴弹炮56门，6英寸榴弹炮14门，合计各类火炮254门。^[3]

可以看出法国不但6磅炮太多，大口径炮少，而且火炮总数也不如英普联军。为什么会这样，就是因为铜炮太贵了。3次丢炮，他就没炮了，（当然也没人了）。

也就是说，英国人其实一直没有发展出复合炮管技术，打鸦片战争时，英国人其实在用传统铁锰合金炮，去打由明朝发明清朝沿用的复合生铁炮。

下面是英文维基对这门技术（筒紧身管）的介绍^[4]

内置喷枪

内置枪是带有特殊加固枪管的火炮。金属内管在密闭粉末气体的压力下在其弹性极限内拉伸，以将应力传递到处于张力下的外圆筒。[1]同心金属圆柱体或钢丝绕组的组装是为了最大限度地减少抵抗粉末气体将弹丸推出枪管的压力所需的重量。在第二次世界大战期间，建造建筑是安装在20世纪无畏舰上的枪支和当代铁路炮，海岸炮和攻城炮的常态。

火炮的速度和射程直接随着火药或无烟火药气体的压力而变化，这些压力将炮弹推出炮管。如果膛室压力使枪管应变超过制造它的金属的弹性极限，则枪将变形（或爆炸）。[1]均质铸造金属枪管的厚度在大约半口径时达到了有用的极限。额外的厚度几乎没有实际好处，因为在气缸的外部部分做出反应之前，较高的压力会从孔中产生裂缝，并且在随后的燃烧过程中这些裂缝会向外延伸。[注2]

克拉韦里诺1876年关于"空心圆柱体的阻力"的论文发表在Giornale d'Artiglieria上。[3]这个概念是给喷枪的外部部分初始张力，逐渐向内部递减，同时给内部部件一个正常的压缩状态，由外部气缸和钢丝绕组压缩。[4]如果形成膛线孔的内缸在射击前静止时被周围元素压缩到其弹性极限，并在射击过程中通过内部气体压力膨胀到其弹性极限，则可以实现理论上的最大性能。[注5]

命名法[编辑]

形成膛室和膛线孔的最内层气缸称为管子，或者使用某些构造技术称为衬套。称为夹套的第二层气缸向后延伸，经过腔室以容纳后膛块。护套通常通过最高压力区域向前延伸，通过后坐力滑块，并可能一直延伸到枪口。枪管的前部可能向枪口逐渐变细，因为当射弹接近枪口时，降低压力所需的强度较小。桶的这个锥形部分被称为追逐。非常大的枪支有时使用较短的外圆柱体，称为箍，因为制造限制使全长护套不切实际。滑梯前方的箍称为追逐箍。[6]夹克或前追环可以在枪口处以铃铛的形式向外展开，以增加强度以减少分裂，因为该点的金属在前端没有支撑。[7]已经使用了多达四到五层或箍形的连续张紧圆柱体。[8]层按字母顺序被指定为"A"管，由"B"夹克和追逐箍包围，由"C"箍课程包围，由"D"箍课程等包围。球场内的单个篮筐从臀部向前编号，如B1夹克，B2追逐箍，然后是C1夹克箍，C2箍等[9]连续的箍课程关节通常是交错的，单个箍课程使用膝盖关节优先于对接关节，以尽量减少关节位置的弱点。气缸直径可以通过包括机加工肩部来改变，以防止在燃烧过程中内内向前纵向移动。肩部位置同样交错，以尽量减少虚弱。[注10]

组装过程[编辑]

在将管子、夹套和箍加工成适当的尺寸后，在垂直空气炉中小心地将夹套加热到大约400摄氏度（800华氏度），因此热膨胀允许冷却管降低到位。当护套就位时，冷却以在管子上形成张紧的收缩配合。然后，下一个箍（B2或C1）被同样加热，因此组装的A管和B1护套可以降低到位，以实现连续的收缩配合。组装好的单元可以在安装新箍之前进行加工。该过程继续进行，因为剩余的管子依次加热并冷却到构建的单元上，直到所有元件都组装完毕。[11]当使用张紧钢丝绕组代替箍形时，钢丝通常由外部张紧圆柱体（也称为护套）覆盖。

内衬[编辑]

每次射击时，燃烧的粉末气体都会熔化部分孔。这种熔化的金属被氧化或吹出枪口，直到枪管被侵蚀到外壳分散变得不可接受的程度。在发射了数百枚炮弹后，可以通过钻孔内部并插入新的衬里作为内部气缸来修复枪支。外部气缸作为一个整体被加热到大约200摄氏度（400华氏度），以允许插入新的衬里，并且衬套在安装后被钻孔和膛线。新衬里可能会被钻孔为与原始枪支中使用的射弹直径不同的射弹直径。衬垫可以是圆柱形或圆锥形。锥形衬里朝向枪口逐渐变细，便于从后膛端移除，同时限制射击过程中向前蠕变。在重新加热料筒后，可以通过水冷却内衬将锥形衬里除去，但圆柱形衬里必须钻孔。 [注12]

单体枪[编辑]

随着第二次世界大战后超大型火炮的过时，冶金学的进步鼓励了战后中型火炮使用单体（一体式）结构。在称为自增强的程序中，镗孔的单块管在高于成品枪在射击过程中所经历的压力下充满液压油。释放液压后，整体管的内径将增加约6%。成品整体的外部反弹到大约其原始直径，并对内部施加压缩力，类似于内置枪的单独气缸。[注13]^[4]

为什么清朝打准格尔那么厉害，那是因为复合炮厉害啊，鸦片战争打完后，英国也不知道是偷还是买，从清朝那里弄了2门炮回去，切开来，这才搞明白了炮管自紧技术，这2门炮现在在英国伦敦的伍尔利奇博物馆。

明朝的科技

参考

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3. ^ https://baike.baidu.com/item/%E6%BB%91%E9%93%81%E5%8D%A2%E6%88%98%E5%BD%B9/84294?fr=aladdin
4. ^ ^{a b} https://en.wikipedia.org/wiki/Built-up_gun