书城军事探究式科普丛书-重型武器:大炮
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第1章 战争之神——大炮的构造及发展(1)

在近代战争史上,大炮被称为“战争之神”。如果说战争是一曲交响乐,那么大炮无疑是其中最重的音符。它以雷霆万钧之势,摧毁着战场上的任何东西,瓦解了敌人的嚣张气焰。从军事学的角度来说,只要口径等于或超过20毫米、用火药燃气压力作为能源,抛射弹丸的身管类武器,都可以被称为大炮。

大炮的前身,被称为火铳。它最早出现在中国的元朝,以青铜来制作身管,口径达到105毫米。

第一节历史回眸——古代大炮的发展

自从中国的炼丹师发明了火药,人们就一直在探索这种黑色粉末的军事用途。经过唐朝后期、五代和两宋的不断探索,火铳、大炮在元、明两代开始趋于成熟,并在明朝成为军队的制式装备。到明朝,政府就有了专门制造大炮和火药的工匠,并且建立了以大炮、火铳为主要武器的神机营。到清朝咸丰年间,又重建了这一编制。明朝航海家郑和在远下西洋的船上,就装备有大炮。

1.举步维艰——古老的前装滑膛炮

早期的大炮非常笨重,动不动就有几千斤重,其材质有铜有铁,甚至有以硬木做的山寨版大炮。火药传入西方以后,大炮开始在西方快速发展。14世纪,欧洲出现了发射石弹的大炮,到了15世纪中期,大炮与火药的技术,已经达到高峰,大炮成为军队中一种重要的武器。如1453年,君士坦丁堡的城墙就被攻城巨炮所发射的大石炮弹所轰毁。虽然君士坦丁堡的陷落,似乎是因为小城门被轰开所致,但事实上,我们也可以说,炮轰让突击成为可能。

中古时代的大炮,被用做攻城时炮轰城墙,以及在战场上向大批的敌军开火之用。它们可以精准地轰毁城堡里面建筑物的垂直外墙,因此人们便发展出倾斜低矮的外墙,用来取替高耸垂直的外墙。

在这段时期里,大炮在战场上的作用还非常有限,因为当时的大炮仍非常笨重,作战时很难移到新的位置上开火,对能快速移动的步骑兵威胁有限。

中世纪的欧洲,征战不休。战争对炮弹的迫切需要,不断地刺激大炮制造技术的发展。在这一推动过程中,很多着名的科学家也应运而生。比如17世纪的伽利略,他提出了弹道抛物线理论,另外,牛顿对空气阻力也进行了研究。瑞典国王古斯塔夫二世——阿道夫在位期间(1611~1632年),采取减轻大炮重量和使大炮标准化的办法,大大提高了大炮的机动性。1697年,欧洲用装满火药的管子,来代替点火孔内的散装火药,简化了瞄准和装填的过程。

到17世纪末,欧洲已有大多数国家使用了榴弹炮。

18世纪中叶,普鲁士国王弗里德里希二世和法国炮兵总监格里博弗尔,致力于提高大炮的机动性,并使大炮进一步标准化。英、法等国经多次试验,统一了大炮口径,使大炮各部分的金属重量比例,更为恰当;此外,还出现了用来测定炮弹初速的弹道摆锤。19世纪初,英国采用了榴霰弹,并用空炸引信保证榴霰弹适时爆炸,从而大大提高了对敌有生力量的杀伤力。

2.道高一尺——后装线膛炮的出现

从大炮出现到19世纪中叶,大炮一般是滑膛前装炮,主要发射实心球弹,也有部分大炮发射球形爆炸弹、霰弹和榴霰弹。最初的线膛炮是直膛线的,这种结构主要是为了前装弹丸的方便。这种大炮发射速度慢,射击精度低,且射程近。为了增加大炮的射程,19世纪初欧洲许多国家进行了线膛炮的试验。

1846年,意大利的卡瓦利少校制成了螺旋线膛炮,发射锥头柱体长形爆炸弹。螺旋膛线使弹丸旋转,飞行稳定,提高了大炮的威力和射击精度,也增大了大炮射程。在线膛炮出现的同时,炮闩也得到了改善,大炮实现了后装,发射速度明显提高。线膛炮的出现,是大炮结构上的一次重大变革,现在线膛炮身还被广泛使用。滑膛炮,则以迫击炮、坦克炮等形式继续被使用。

由于榴弹炮的射程太近,所以人们就加长大炮的身管,这种长身管的大炮被称之为加农炮。由于当时欧洲海战的盛行,人们把大炮也搬上了军舰,称之为舰炮。后来,迫击炮、坦克炮、航空炮、火箭炮等也相继出现。

3.科学组合——大炮的构造

我们知道,在战场上,大炮不仅要打得准、打得远,还要打得稳,现代大炮的架构使得大炮的这些性能成为现实。

通常,大炮由炮身和炮架两大部分组成。炮身,包括身管、炮尾、炮闩等。身管,是用来赋予弹丸初速和飞行方向的;炮尾,用来装填炮弹;炮闩,是用以关闭炮膛,击发炮弹的。炮架,由反后坐装置、方向机、高低机、瞄准装置、大架和运动部分等组成。反后坐装置,用以保证大炮发射炮弹后的复位;方向机和高低机,用来操纵炮身变换方向和高低;瞄准装置,由瞄准具和瞄准镜组成,用以确定大炮的射击数据,实施瞄准射击;大架和运动部分,则是用于射击时支撑大炮,在行军时作炮车之用。

第二节轰天之雷——古代和近代的大炮

从13世纪到资产阶级革命,也就是18世纪,这四五百年的历史中,大炮一直处于低水平的发展状态,但是这一段时间也产生了不少具有重要影响力的大炮种类,比如超大口径的臼炮。

1.生来就是口气大——臼炮

臼炮,是一种炮身短(口径与炮管长度之比通常在1:13~1:12)、射角大、初速低、高弧线弹道的滑膛大炮。因其炮身短而粗,外形与中国的石臼非常相像,因此在汉语中被称为“臼炮”。臼炮口径小、方便携带,也就是后来的迫击炮。

臼炮最初出现于13世纪,用来发射石弹。中国明清时的将军炮,就有很多是臼炮。如造于1377年的大口径轰城炮,以及1690年所制的威远将军炮。在我国古代,人们习惯把威力较大的大炮,称作将军炮。

在1453年君士坦丁堡攻城战、1489年苏格兰攻城战等战役中,攻城一方使用的都是大口径臼炮。由于当时金属铸造工艺还不精湛,无法铸造长身管大炮,因此就其弹道特性和身径比来说,19世纪50年代以前的大口径大炮,大多是臼炮。

由于臼炮的射角大、弹道弧线高,因此多被用来轰击距离较近、中间隔有山脉等障碍物、无法平射的目标。日俄战争中,日军曾用280毫米臼炮,对旅顺展开地毯式轰击,击沉了俄国太平洋舰队多艘战舰。

在第一次世界大战中,交战双方在欧洲的壕堑战地区,广泛使用臼炮对对方阵地进行攻击。至第二次世界大战中,仍有美军的小戴维(口径为914毫米,实际上是迫击炮)、德军的卡尔臼炮(口径为540毫米)等大口径臼炮,其中卡尔臼炮曾经用于塞瓦斯托波尔攻城战和1944年的镇压华沙起义。

2.横空出世——佛朗机炮

到明朝初期,我国的大炮技术就已位于世界前列。

但是后来明政府将制作大炮的工匠视为奴隶一般,大炮技术创新得不到鼓励和支持,于是,我国大炮技术水平逐渐落后于西方各国。明朝后期,为了抵抗倭寇和我国境内北方后金的入侵,明朝政府不得不从西方引进先进的大炮。佛朗机炮和红夷大炮,就是其中最杰出的代表。

佛朗机炮,又称佛狼机炮,是明代由欧洲传入的一种大炮。这种大炮在明代军事史料里常有记载,深受军队将领的喜爱。佛朗机炮,与其他大炮的不同点在于子炮的设计。子炮就是将开炮一次所需的火药量装在里面,开火后直接将使用后的子炮提出,再装进新子炮,这样便可减去直接倒进火药所需的时间。从这方面来说,佛朗机炮和现在的炮弹有些类似,直接提高了射击速度,同时也防止了装药过多引起炸膛。

明代嘉靖元年(1522年),担任广东巡检的何儒,在停泊于澳门的西班牙、葡萄牙商船上,发现了一种新式大炮,这种大炮射程达2000尺。两年以后,他想方设法获得了这种大炮的制造方法,为祖国抵抗倭寇提供了有利的武器。

“以铜为之,长五六尺,大者重千余斤,小者百五十斤,巨腹长颈,腹有修孔。以子铳五枚,贮药置腹中。

发及百余丈。”从这段话中我们可以看出,佛郎机炮由铜制成,大的有上千斤,小的仅有150多斤,形式多样,备有五枚子铳,并可以快速射击。其实,早在明朝时期,这种武器的第一批就已经造出,当时称为“佛朗机”。《明世宗实录》中也曾提到“中国之有佛朗机诸火器,盖自儒(何儒)始也”。

当时明朝称西班牙、葡萄牙为“佛朗机”,因此就以其国名来称呼这种武器。

后来,人们将佛朗机的子母炮管构造运用到当时的鸟铳(火绳枪)上,则称为子母鸟铳或称掣电铳。掣电铳由明代赵士桢首先研制出来,其中“掣电”之名就是说发射速度快的意思。

3.抗倭英雄——虎蹲炮

我们知道,戚继光是有名的明朝抗倭将领。

其实,虎蹲炮的发明就有他不可磨灭的功劳。

他在与倭寇作战时,发现佛朗机炮实在过于笨重,非常不利于随军作战。于是,他召集工匠,想要创造一种比鸟铳威力大、比佛朗机炮轻便,且能防御大队敌人的火器,这就是着名的“虎蹲炮”。这种炮“比鸟铳,一可当百”,也就是说,威力和一百支鸟铳相当;比佛朗机更轻便,更便于携带,而且野战时机动性强,也可防守要塞。

现在,我国还存有一门36斤的铁制虎蹲炮。

这门虎蹲炮是用熟铁铸造而成的,每次发射时只用火药400克,可发射25克重的铅弹100枚。为了防止弹丸过小而炮膛较大,所导致的气密性不足的弊端,则需要再用重1.5千克的大铅弹或大石球,封住炮口(如用大铅子,小弹丸可酌情减少),这样射程也大大增加了。虎蹲炮非常轻便,可以随步兵队列行进。虎蹲炮展开射击速度快,因此能有效地杀伤敌人有生力量。另外,由于其弹道曲线大,可以大仰角射击,因此被称为最早的迫击炮。

4.红衣骑士——红夷大炮

在中国明清时期,荷兰、西班牙等国家被称为红夷(因为他们的头发是红色的)。在明朝,有很多西方传教士、商人、海盗来到中国,这些人带来了先进的大炮制造技术,其中红夷大炮最为典型。

很多人认为,红夷大炮只是从荷兰进口的。实际上,当时明朝所有从西方进口的前装滑膛加农炮,都被称为红夷大炮。这些大炮平时盖着红色的炮衣,以讹传讹,就成了“红衣”。实际上,当时明朝进口的红夷大炮,只有少量是从荷兰东印度公司进口。后来,因荷兰侵略台湾省,我国与荷兰关系恶化,大多数大炮则是从澳门的葡萄牙人那里买来的了。由于明朝当时的需求量很大,因此葡萄牙人还做中间商,将英国的舰载加农炮卖给中国。后来,中国以红夷大炮为样本,仿制了大量的大炮。但是由于铸造技术有限,不能和进口的相比。

红夷大炮与中国制造的大炮相比,炮管更长、射程更远。明朝前期,火铳大以铜为原料,内膛呈喇叭状,炮管也显得单薄。以其口径而言,炮管显得太短,其外形基本上与现存最早的元代“碗口铳”相同。这种火铳,与红夷大炮相比,火药填装量更少,火药气体密封性也不够好,因此射程不够远,此外容易过热、射速慢。以铜为材质,虽然不易炸膛,但是费用很高(铜是铸造货币的金属),且铜比铁软得多,每次射击都会造成炮膛扩张,这样,射击精度和射程下降非常快。作为武器而言,寿命太短,成本太高,其唯一的优点,就是重量轻。在动辄重数千斤的红夷大炮面前,明朝前期的火铳,真是“小巫见大巫”了。

原来,红夷大炮在设计上,确实有其优点:炮管长,管壁厚,而且从炮口到炮尾,逐渐加粗,符合火药燃烧时膛压由高到低的原理;在炮身的重心处两侧,有圆柱形的炮耳支撑在炮架上,大炮以此为轴,可以调节射击的角度,配合火药用量,便可调整射程;炮身上还设有准星和照门,因此可以依照抛物线来计算弹道,精确度很高。多数的红夷大炮,长约为3米,口径在110毫米~130毫米之间,重量在两吨以上,称得上是当时的重型大炮。

红夷大炮较为突出的优势表现在射程方面。对重型大炮而言,射程是衡量其性能的一个重要指标,这一点到现在也还是没有改变。