黄一农 | 晚清时期中外火器发展差距有多大

新史学1902 · 公众号 · · 2022-07-01 13:41

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清朝在定鼎之后因罕遇大型战争或足以匹敌的对手，故并未在火炮的制作或性能上追求更进一步的发展，甚至无法维持原先水平。道光二十年的鸦片战争，迫使清廷重新大量造炮。但两当事国的军力已因欧洲所兴起的工业革命而出现明显差距，清军大多数的部队仍以冷兵器为主，虽配置有红夷大炮（乃铸造时间跨越两个世纪且出品国家多元的大杂烩），但其质量则与英军差距颇大。英国先后共派出各式船舰一百零八艘，载炮共七百二十四门，海陆军的总兵力约两万人，参战船只中还可见到该国首艘锻铁外壳蒸汽战船复仇女神号，该船只有六门火炮，虽不宜主动攻击，但因其吃水深仅1.8米，且无须倚仗风力或人力，故可凭借装甲在内河高速持续航行，有效遂行侦查或运兵任务。

上图：鸦片战争中参战的英国铁壳蒸汽战船复仇女神号；下图：丁拱辰《演炮图说辑要》中的《火轮船图》《小火轮车机械图》

在二十一年二月初六日攻陷虎门要塞的战役中，有称英军竟只有五人轻伤，清军则伤亡五百人（包含壮烈殉国的广东水师提督关天培），遭俘一千五百人，在当天与次日虎门各炮台即共有四百六十门炮被虏获或摧毁，如以威远炮台为例，就包括一百一十一门炮：其中铁炮一百零七门，除三门英制外，余为中国炮，内含一门68磅弹炮、一门42磅弹炮以及许多32、24、12磅弹炮；另有铜炮四门，则为1627年葡萄牙人所制，包含两门长330厘米、口径约27厘米者。

威远炮台的68磅弹主炮应为清廷在鸦片战争前夕所铸，当时许多沿海据点乃以逾万斤的加农重炮为备战焦点。现存明清自制前装滑膛炮中最重者，或是扬州史可法纪念馆现藏的一门重达一万两千斤之道光二十三年复合铁炮（配弹为四十斤，约合53磅）。但清廷当时应还铸过更大的炮，此因道光二十三年正月署漕运总督李湘棻曾奏称：

夷人船坚炮利，人与船习，运棹灵敏。内地现在水师，固难与之角胜，即赶造大船大炮，尚须督兵演驾，非一二年不能精熟。以我所短，当彼所长，虽有制胜之具，难操必胜之权。臣愚以为拒之于水，不如拒之于陆。盖夷人船上之炮，大者八千斤，多即不能受载，而我之陆路，可加倍以胜之……是以广东善后案内，铸造一万三千斤铜炮十尊，臣亲身监造，安放大黄窖、二沙尾二尊，令兵勇演放，受子重七十斤，受药四百八十两，中靶八里之外，火力所至，两岸小船，皆为倾覆。

知扼守广州城的大黄窖（西名为Tau-wang-kow或 Yellow Pagoda Fort）及二沙尾炮台，均配置有一万三千斤的铜炮，其配弹为七十斤（约合95磅），威远炮台68磅弹的直径应较此略小约12%。

道光十五年间清廷在广东虎门各炮台先后添置新铸的八千斤和六千斤大炮共五十九门，但据广东水师提督关天培的报告，当其分五次逐一演放时，竟然炸碎十门，并打伤兵丁二名，经检看炸碎的铁块，发现渣滓过多，且膛内高低不平，“周身孔眼形似蜂房，并有空洞，内可贮水四碗者”。此外，也有的新炮“炮尾四围出火”“炮眼炸响”“炮眼宽深”“炮身有灌补痕迹，兼有孔眼”“炮耳坏烂”“门眼吃药过多，显系另有孔洞”，由于订约时要求承造者“保固三十年，限内炸裂，由该匠赔造”，故连同“造不如法”的四门，炉匠总共赔造了十四门。亦即，当时虎门8座炮台所安设的新旧炮位虽达二百三十四尊，但其品质往往逊于明清之际的水平，能让炮手们真正信赖者恐并不多。

鸦片战争博物馆前的道光朝大炮。炮身孔眼形似蜂房，曾于鸦片战争中使用

如若纯考虑火炮的内径，清军武器表面上较英军似乎毫不逊色，此因远洋船只受限于排水量的吨位，故通常不会装载太多加农重炮，如英军旗舰梅尔维尔号（Melville）所配置的七十四门炮中，最大者乃32磅弹加农炮，共二十八门，另有二十八门18磅弹加农炮，余为12—32磅弹的卡龙炮。至于英国东印度公司的武装蒸汽船皇后号（Queen）上虽有68磅弹卡龙炮，但仅一门，该炮重不过1503千克，炮长102厘米，内径25.6厘米，用6磅火药平射的有效距离为240米，若以2度仰角发射时，则可达600米。

卡龙炮的设计是1774年由罗伯特·梅尔维尔将军向苏格兰的卡龙（Carron）公司建议的，此因英国政府的军械局办公室（Board of Ordnance Office）曾于1771年3月22日发出警告，指出卡龙公司新造的火炮因制程或材料有瑕疵而常膛炸，此新炮种于1779年开始在英国舰队中服役。其制程用了约翰·威尔金森（其家族为工业革命的重要领航者之一）于1774年所研发的钻孔车床（boring machine），这台机器可将实心铸就的炮身（材质为较好的展性铸铁和灰口铸铁）钻膛，使炮身的内径得以均匀平直，也较不易膛炸。军械局因此下令所有英国军用火炮皆必须以此法制造（原先用泥模铸造技术），但为避免垄断，在英国海军的运作之下，威尔金森的专利权于1779年被取消，但他仍然是当时主要的铸炮商之一。

19世纪初英国所使用将实心铸炮钻膛的机具，也曾在某些欧洲国家同步发展，如瑞士工程师让·马里兹亦于1713年在法国发明立式车床（vertical drilling machine），以旋转的钻头钻镟缓慢下降的垂直吊炮，但因此法既费时且不精确，故他又于1734年改良出卧式车床（horizontal boring machine），并与其子让·马里兹二世一同对法国火炮的精进做出颇多贡献。其制法是使用膛孔机将实心铸就的炮身钻膛，故内径较大，管壁较薄，且光滑平直，此技术可使炮管的游隙达炮弹直径的1/20，保证了火炮射程和射击精度的提高。

十九世纪初期英国制炮用的卧式车床

鸦片战争时英国火炮的口径和炮种已逐渐标准化，弹药的品质与杀伤力亦远非清军能及。此外，战船也开始大量安设新型的卡龙炮，如参战的Blenheim号和Wellesley号上，即有十二门32磅弹以及六门18磅弹的卡龙炮，另有六十二门12至32磅弹的加农炮；Conway号、Rattlesnake号及Alligator号分别配置二十门32磅弹以及六门18磅弹的卡龙炮，至于加农炮则只有两门9磅弹炮；Druid号和Blonde号上，各有十六门32磅弹卡龙炮，另有三十门加农炮，其中二十八门为18磅弹，两门为9磅弹。经笔者统计维基百科（wikipedia）所列出十八艘英国参战船舰上的武器后，发现在共六百一十一门的火炮当中，卡龙炮就占了三百零四门，数目几乎近半，其中32磅弹有二百四十门，24磅弹十门，18磅弹五十四门（规格已整编成只有三种，而24磅弹只出现于Sulphur号）。尤其在十八门或二十八门炮级的船舰上，几乎皆为卡龙炮，各仅有不到两门为加农炮；至于七十二门炮级的战舰上则以加农炮为主（一百二十四门最大的32磅弹加农炮就有一百二十二门安在此级之上），通常各只有十八门卡龙炮。

十八世纪晚期欧洲以卧式车床镟孔制炮的方法

由于卡龙炮的重量轻, 机动性好，并使用特制的滑动炮架承载，而其约500—1400米的射程，颇适合“舷炮线式齐射”战术的近距离作战需要。如道光二十年十二月钦差大臣琦善奏陈大角、沙角两炮台被英军攻占情形时，即称：

查该夷进攻之始，止用中小兵船数只，排列多炮，鱼贯而入，联环施放，力量极猛，击中后墙，即致碎裂飞散。我军势不得不竭力回击，而该夷无论受伤与否，一面暂先却退，一面易船复进，旋击旋退，旋去旋来。循环数次，其船可易，而炮台不能易，其炮则各船皆有，而我军止有台内安设之炮，不但已无可换，其势亦断不及换。且从前所铸之炮甚不精良，现就其断折者观之，其铁质内土且未净，遑问其他。故连放数次后，炮已发热，而该夷待我军兵力疲乏，炮将炸裂之时，其大号兵船蜂拥前进，逞志欲为，此其水战之情形也。

清楚呈现卡龙炮等舰炮在运用 “舷炮线式齐射”战术时的威力。

此外，当时清军重型加农炮平均每六分钟能打出一发，而英军因采用燧发机点火以及定装炮弹，故能在六分钟内打出九发，卡龙炮的射速更可达到十八发之多。亦即，卡龙炮虽因有射程较短且后坐力较大的缺陷，导致在第二次鸦片战争英法联军之前即遭西方列强淘汰，但此一炮种的威力却远非清军所使用的加农长炮可以匹敌。

再者，英军配发给步兵用的Baker或Bruswick来复枪（皆为前装、线膛、燧发），更远非清军前装滑膛燧发枪（每分钟只能发射一次，射程亦仅约百米）可比，因Baker来复枪的射程达200米左右，每分钟内可瞄准射出二至三发。至于1838年才开始量产的Bruswick来复枪，射程更可达约300米，每分钟三至四发。

道光二十三年清廷铸成一批铁心铁体的双层火炮“耀威大将军”，此或是现存明清自制滑膛炮中最大者。透过金相检测，可发现其外膛的材质为铸铁、内膛为熟铁或低碳钢。此种“复合材料”虽可以克服单层体白口铸铁炮容易开裂、炸膛的缺陷，不过其制造技术较复杂，成本既高且过重，故量产不易。

今人孙淑云和刘鸿亮曾对中国现存十九世纪上半叶制前装滑膛铁炮进行金相检测，他们于108个样品中明显发现英军炮身里的灰口铁大大高于清军炮（以白口铁较多）。此种材质上的差异导致中英铁炮在炮膛的光滑与精确度、炮壁的厚度、内部的铸造缺陷等，均产生显著差异，从而影响到其机动性、射程、射速以及射击精度。无怪乎，鸦片战争时期英军铁炮的性能明显强于清军。

受西力的冲击，中国的有识之士亦开始仿造轮船，但却均只停留在形式上的模仿，而未能掌握最核心的蒸汽机技术。迟至1865年，清朝才下水建成第一艘小型蒸汽轮船“黄鹄”号，上海《字林西报》记该船“载重二十五吨，长五十五华尺；高压引擎，单汽筒，直径一华尺，长二尺；轮船的回转轴长十四尺，直径二又五分之二寸；锅炉长十一尺，直径二尺六寸……”，而除了“用于主轴、锅炉及汽缸配件之铁”购自外洋外，其他包括雌雄螺旋、螺丝钉、活塞、气压计等器材，均是由徐寿父子亲自监制，然此轮船并未正式投入实际使用。在十九世纪最后三四十年间所推动的自强运动中，清政府设立江南制造局和福州船政局, 希望能“师夷长技以制夷”，才又雇请外国人来主持轮船的制造工作。

至于火器方面，清廷亦曾做过一些努力。鸦片战争中担任过副官的英国军官阿瑟·坎宁安，在其作战回忆录中记1841年镇海之战时，就称清军使用了一门9磅弹重的黄铜卡龙炮，此是模仿自海中捞获的英人船炮，惟因原炮已有部分腐蚀，故清人仿制时就误将高程螺纹与炮身铸成一体。又由于清军原以为铜炮比铁炮不易膛炸，故特别改采铜铸，然铜较不耐高温，卡龙铜炮其实并不适合连续且快速填发。此外，英国军官约翰·奥克特洛尼也指称1842年6月曾于上海看到清军安设的十六门18磅弹重的黄铜卡龙炮。也就是说，清人对卡龙炮的仿制只及于形似，而未能搔到痒处。

清军还未及跟上卡龙炮的发展步伐，该炮种在西方即已遭列强以其他新型武器取代。迨英法联军侵华时，英军于1860年8月12日的大沽口新河炮台之役，就首次在实战中使用了12磅弹（内径三寸）后装线膛的阿姆斯特朗炮（RBL 12-pounder 8 cwt Armstrong gun），此炮拜工业革命之赐，成为第一门可充分发挥后膛装填效能的火器，不仅可大幅减少填装弹药的时间，且所用椎头柱体炮弹在发射时，可透过膛线与炮管紧密贴合（因炮弹外裹有薄铅的涂层），并透过旋转所产生的陀螺仪效应来稳定弹道，故有效射程可达3100米，精准度亦较先前提高甚多，用药更几乎减半（因游隙已趋近消失）。此外，该炮的制造是以锻铁为内管，并紧密套上因炽热而膨胀的锻铁外管（其加热前的内径稍小于内管外径），再冷却收缩就可与内管坚固结成一体，经重复几次类似过程所制出的炮管，即可大幅减少膛炸。

同年的9月21日，清政府决定集中兵力保卫北京城，由僧格林沁领军，调集了约三万名步骑兵与五千多名的英法联军在通州八里桥进行决战。清军当时所使用的火炮不少属于文物等级，其中包括长351厘米的铜制 “无敌大将军”子母炮（曾于康熙年间的雅克萨之战中发挥重要作用）。结果曾经纵横中原的八旗铁骑，在Minié和Enfield两种来复枪以及重炮的火力压制下全面溃败，战死两千余人，而英法联军宣称在此役中仅五人死亡，四十六人受伤，这也是清朝军事史上最后一次大规模使用骑兵。痛定思痛的两江总督曾国藩因此于咸丰十一年年底成立了中国第一个近代军工机构“安庆内军械所”，制造枪炮、弹药、蒸汽机以及轮船，李鸿章也竭力主张购买或仿制洋船洋炮，揭开了自强运动的序幕。

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