第1个回答 2009-05-19
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。
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。
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M，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。 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。
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。
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F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。
欧洲火炮铸造从16世纪以来一直采用泥范整体模铸法，在给实心火炮上钻孔的实践据说开始于1713年，在英国伍利奇的皇家枪炮铸造厂，泥范整体模铸法一直延续到1770年以后。大约在此以后，英国的铁器制.造者威尔金森（1729-1808）开发出一种改进了的给火炮钻膛的机器。随后，1794年英国机械师莫兹利（1771-1831）发明了车床上的移动刀架，1797年制成了安放在铁底座上带有移动刀架的车床。19世纪20至30年代，英国发明了全金属车床、自动调节车床、牛头刨床等一系列工作母机，到19世纪40年代时，达到了用工作母机制.造机械的领先水平。如在制.造火炮方面，利用车床先将火炮铸成实心圆柱金属铸件，然后用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔，接着到锤床上将这个孔逐步锤削成型，加工成火炮。此法可使炮身较模铸法更加均匀、对称、光洁，各种尺寸比例和火门的设计较合理，射击精确度高。既提高了铸炮的精度，又节省工时，坚实耐用。
战争前后，英军火炮铸造除了传统的泥模整体模铸法、失蜡法外，已开始大规模采用车床切削铸造法。《海国图志》对英军火炮工艺称赞云：“西人铸炮，其铁皆经百炼熔净。先用蜡制成一炮，丝毫无异，次用泥封密阴干。铸时用火烘模开孔，泄出蜡油，然后将铁灌入，四五日后，始开模取出置于荒野人迹不到处。将炮实满火药，用长心引火绳一点，各人尽远避藏迹，一经炮响腾越空中，跌落不坏以不炸裂为度，便无后患。其铸法合度，多以引门上长方形为表，或安头上或尾后，或头尾皆安，亦合度数。”在炮膛游隙方面，19世纪中叶，欧洲因机械制.造精密度的提高，火炮所用的游隙值更减少到内径的1／42，如此，只要装填较少的火药就可达到较高的速度，且同时提高发射的准确性，再者，由于用药量的减少，管壁即使变薄亦不致于膛炸，连带也使得火炮的机动性大增。
五、中英双方火药的质量方面
鸦片战争前后，中英黑色有烟火药处于同一发展阶段。但是，清军制.造的火药，以手工作坊或工场生产为主，无法提纯硝和硫，亦无其它先进的工艺设备进行粉碎和拌和，只靠石碾等工艺，硝、硫、炭比例中含硝量过高，容易发潮，难以久贮，爆炸效力低。战争之际，清军火药（黑火药）比例配比有了进一步的改进，基本上达到英军的水准。福建水师提督陈阶平、福建监生丁拱辰对西洋火药制作之法颇有研究，他们配置的火药，尽管还是手工操作的方法，但是由于对原料选炼的严格，硝、硫、炭的组配比率比较得当，所制火药可以与英军火药相匹敌。
在火药的配比方面，道光二十年九月十四日陈阶平奏：“奴才督造加工火药，于六月初二日竣工。初四日有英夷兵船闯入厦门。初五日，官兵即以新药轰击。该夷不防内地火药如此猛利，猝遭创毙多命，立时惊窜。嗣准督臣咨知厦门新药得力，现饬省局续拨硝两万斤、磺三千斤，委解前来。接手赶紧配置，连新陈火药有两万余斤，仍形短绌。现在咨催督抚添购硝磺，多贮火药，为有备无患。奴才愚昧识浅，图报念切。伏思沿海防夷，处处加工制.造火药，多铸万斤火药，自可击沉夷船，重用火攻，歼灭逆夷，以除后患。谨将加工造药、续提硝斤各条进呈御览。可否仰乞天恩，敕下各直省，一体照式制.造。俾使英夷丧胆，不敢再来窥伺。”九月十四日道光皇帝谕令：“陈阶平奏加工制.造火药，并将煮炼硝斤各条开单呈览。福建制.造火药，现经该提督督造加工，轰击颇为得力。著各直省一体照单如式制.造，以资利用。”这里，陈所配置的火药比率是牙硝8斤，磺粉1斤2两，炭粉1斤6两，三者的比率大致是：76（128）∶10.7 （18）∶13.3。
在火炮的装药量方面，清军规定每百斤炮重配火药四两。
以上看出，清军已有性能不次于英军的火药，除福建省外，其它一些省份也曾制.造使用。但由于清朝社会制度方面的弊端，致使清军在许多战争中仍然使用质量粗劣的火药与英军作战。
19世纪初英国的火药制.造工业，已经居于世界各国的领先地位，火药生产如提纯、粉碎、拌和、压制、烘干等工艺已进入近代工厂的机械化生产阶段。其主要特点是：采用物理和化学方法，以先进的工业设备，提炼纯度的硝和硫；以蒸汽机带动转鼓式装置，进行药料的粉碎和药料的混合拌和；用水压式机械，将配置的火药放在碾磨上，压成坚固而均匀的颗粒，使火药具有一定的几何形状和密实性；使用机械式造粒缸，将火药块成大小均匀的火药粒；对制成的粒状火药，放在烘干室内，用蒸汽加热器烘干，使之保持良好待发的干燥状态；用石墨制成的摩光机，将药粒的表面磨光，除去气孔，降低吸湿性，以延长火药的贮藏期。这些先进的工艺，保证了英军火药的优良品质。
在火药的配比方面，英国化学家歇夫列里在1825年经过多次实验后，提出了黑色火药的最佳化学反应方程式：2KNO[,3]＋3C＋S→K[,2]S↓＋N[,2]↑＋3CO[, 2]↑。据此，在理论上，硝、硫、炭的组配比率以74.84％、11.84％、11.32％为最佳火药配方。英国按照这一方程式，配制了硝、硫、炭的比率为75％、10％、15％的枪用发射火药，以及组配比率为78％、8％、14％的炮用发射火药。在火炮装药量方面，恩格斯的《炮兵》著作里云：“现在，英国野战炮兵几乎完全由9磅炮组成，这种炮的长度为口径的17倍，重量按炮弹重1磅、炮重11／2英担计算，装药量是炮弹重量的1／3。”
六、中英双方火炮的射程方面
火炮的射程可分最大射程和有效射程两种。战争之时，中英火炮分类众多，其弹药装填量、铅子大小不同，作战要达到的目的各异，发射时又分仰、平、倒三法，其射程自然差异悬殊。不过，此时的中英火炮一则都是17世纪以来欧洲普遍采用的重型前装滑膛炮，炮弹出膛，飞行路线摇摆不定，不易致远；二则当时炮身和炮弹的机械制.造技术尚无规格化，与此后所用的后装线装炮相比，无论从形制上还是从制.造工艺上都要简单得多。这种基本的技术原理决定了鸦片战争时期中英火炮的射程，不可能有决定性的进步和提高。
以虎门大炮为例，该炮台建设的关键时代是1835～1839年，由关天培主持。林则徐主粤之前，虎门炮台上就架有行商购买的洋炮，林主粤期间，曾向澳门葡萄牙当局订购了200余门铜制或铁制大炮。关天培的《筹海初集》，成书于1836年前后，是他写给清廷的奏章文集，是他镇守虎门各炮台的实战经验总结。故关在这里所说的第一层门户中3000斤大炮556丈（注：清代1尺＝今公制32厘米，556余丈＝今公制3.56华里）最大射程的方面的数据（此处很可能是夷炮），应该是非常可信的。关对第二重门户中所说的摧远致坚，可理解为有效射程。据此以观，既然旧式6000斤以下炮位最大射程为300丈，那么6000斤以上重炮的有效射程当为300丈以上，因此，认定当时重型火炮的有效射程最大在1000米以上，应该是没有疑问的。
鉴于以上鸦片战争档案史料和分析，战争前夕，中国购买的重型夷炮的最大射程在4华里之内，有效射程约为二三华里左右。而中国原有的旧式重型火炮的射程应小于这个数据。
清军新铸重炮的射程，以红夷炮为例。战争前后，清军在沿海、内陆各省铸造了大小不等的红夷炮型火炮，分1000～8000斤乃至万斤以上等多种。
从上述几则档案史料看出，清军新铸的巨炮的最大射程可达7～8华里。
战争时期，英军的重型火炮，其有效射程在3华里左右，最大射程9华里之内。看来英舰重型炮的射程不一定大于清军海岸重型炮的射程。
七、中英双方舰炮的品质方面
首先、清军水师的木质舰船小、易腐蚀、航速慢、笨拙、在航率低。战争之时，清军水师最大的船只是福建横洋棱船和广东米艇。横洋棱船长为8.2丈（27.3米），宽为2.6丈（8.7米）；广东米艇长9.5丈（31.7米），宽2.06丈（6.8米）。(54) 船首一般没有保护装置，不能撞击；靠人力划桨并配以少量小型风帆航行，航速慢，经不起风浪颠簸。战船为双桅纵帆，尚未采用转舵装置，继续使用那种依靠7～8人在甲板上大幅度用力转舵的方法。造船工艺落后，与英军军舰相比，战船虽小，但相当笨拙。船体容易腐朽，需要经常修缮，九年以后已基本上不能再用。
其次，清军战船，由于过于简陋，不能负载过重，一般只能配置数百斤至1000斤重的火炮，且装备大多还是旧式枪炮和各种传统的燃烧性火器。鸦片战争前，福建外海水师战船以同安棱船为主，最大的集字号配备重量不超过2000斤的火炮8门，炮位均安在舱面，炮手无所遮蔽，易受火力杀伤。广东外海水师有少量被称为“体势壮阔，安炮最多，俨若炮台”的红单船，其实长仅10丈余，宽2丈左右，只载官兵80人，配备数百斤至1000斤火炮20～30门。另一种可勉强在外洋作战的大号米艇，每船设官兵65名，配备近千斤至二三千斤火炮12门，另有火箭、喷桶、火罐等火器。但这种米艇，全省只有51艘，堪用者仅2／3。中国战船因为质量低劣，几百斤至1000多斤重的铁铸火炮，其射程只有300多米。
英军战舰高大、抗腐性强、抗沉性好。船体装有纵帆设备的高大船楼淘汰了，军舰降低了重心，航行更安全了。
其次，英舰机动性和航速远在清军水师之上。鸦片战争时，英国的战列舰全部依靠风帆。各种海船、军舰的舵柄已经用缆绳与装在后甲板上的舵轮连接起来，改变了过去那种靠人力在整个甲板宽的地方大幅度转舵的笨拙方法，从而提高了军舰的机动性，节省了舵手人数。船首部纵向三角帆和桅杆之间的支索帆比仅仅采用横帆航行起来更能吃风。横帆因增加了翼帆，使驱动力得到加强。有两桅或三桅，悬挂十余面帆，能利用各种风向航行。满帆时，一艘大型帆船可以挂起36面帆，以10节的航速破浪前进（注：10节＝37.04华里）。19世纪30年代出现的蒸气动力铁壳明轮船，已开始装备海军。如“复仇神号”战船，尽管吨位小，安炮少，在西方正式海战中难期得力，但因航速快、机动性强、吃水浅等特点，在中国沿海和内河横行肆虐。
再次，英军舰队以其强大的海军和火炮数，横行于中国东南沿海，决定了战争的时间、地点和规模。当时英国战舰大体上标准化为6个“等级”。头3个等级属于3桅横帆大战舰：1级有3层甲板，共配备100或100门以上火炮；2极也有3层甲板，共配备约90门炮；3级也就是作战舰队中的载重炮，有两层甲板，共配备64至74门炮；4级是按折中方案建造的，配备有50门炮（两层甲板），称为巡洋舰，有时也用在海军作战队列中。参加鸦片战争的3艘战列舰麦尔威厘号、威厘士厘号、伯兰汉号炮位数都是74门。迄至1840年6月22日，英军舰16艘，载炮540门。迄至1842年英军进犯长江前夕和过程中，英军的增援使海军拥有军舰25艘，载炮668门，轮船14艘，载炮56门。
八、中英双方火炮的机动性、射击精度和射速方面
战争之时，中国火炮的主要问题是侵彻力不够和命中精度不高。侵彻力不够主要是因为许多火药不好；命中精度不高，原因则比较复杂，主要是火炮缺乏可以灵活转动的炮架。至于双方火炮的射击精度，英军已对弹道学作过初步研究，瞄准器具也已具备，使之射击精度大大提高。清军火炮射击，士兵大多凭经验。这使得双方火炮的命中率差距甚大。至于双方火炮的射速，它历来因程序复杂而发射缓慢，东西方皆然。
以火炮的机动性而言，战争前后，清军对炮车、炮架不甚重视，许多火炮没有炮架，一些炮架只能调整高低夹角而不能左右活转，限制了射击范围。当然，清军随后曾对炮架也做了一些改进。如丁拱辰于1840年设计了火炮的滑车、绞架和旋转活动炮架，它们在广东被用于陆上炮台和兵船。1841年龚振麟在镇海铸炮局督造火炮时，制成磨盘形枢机式炮架和四两炮车。
在火炮的射击精度方面，战争期间，清军一则以海岸巨炮对付海上舰炮，射击精度很差。二则明末以来的测量火炮发射角的铳规，士兵大多不会使用。三则使用这样的瞄准法。当然，清军在战争后期，也在学习明末从西洋引进的铳规仪器（此时叫象限仪），试图提高火炮的射击精度。
此外，火炮的射速。清军火炮装填程序复杂，费时多，射速慢，如果第一发不中，则第二发已因敌舰远去而鞭长莫及。火炮每分钟可能达到1～2发，但炮管无法承受持续射击，隔一段时间就需休息以冷却，故每小时平均只可能发射8发，每天通常不超过100发，且铁炮在射击600发，铜炮约100发后，就已不太堪用
第2个回答 2009-05-23
鸦片战争前后，中英黑色有烟火药处于同一发展阶段。但是，清军制.造的火药，以手工作坊或工场生产为主，无法提纯硝和硫，亦无其它先进的工艺设备进行粉碎和拌和，只靠石碾等工艺，硝、硫、炭比例中含硝量过高，容易发潮，难以久贮，爆炸效力低。战争之际，清军火药（黑火药）比例配比有了进一步的改进，基本上达到英军的水准。福建水师提督陈阶平、福建监生丁拱辰对西洋火药制作之法颇有研究，他们配置的火药，尽管还是手工操作的方法，但是由于对原料选炼的严格，硝、硫、炭的组配比率比较得当，所制火药可以与英军火药相匹敌。
在火药的配比方面，道光二十年九月十四日陈阶平奏：“奴才督造加工火药，于六月初二日竣工。初四日有英夷兵船闯入厦门。初五日，官兵即以新药轰击。该夷不防内地火药如此猛利，猝遭创毙多命，立时惊窜。嗣准督臣咨知厦门新药得力，现饬省局续拨硝两万斤、磺三千斤，委解前来。接手赶紧配置，连新陈火药有两万余斤，仍形短绌。现在咨催督抚添购硝磺，多贮火药，为有备无患。奴才愚昧识浅，图报念切。伏思沿海防夷，处处加工制.造火药，多铸万斤火药，自可击沉夷船，重用火攻，歼灭逆夷，以除后患。谨将加工造药、续提硝斤各条进呈御览。可否仰乞天恩，敕下各直省，一体照式制.造。俾使英夷丧胆，不敢再来窥伺。”九月十四日道光皇帝谕令：“陈阶平奏加工制.造火药，并将煮炼硝斤各条开单呈览。福建制.造火药，现经该提督督造加工，轰击颇为得力。著各直省一体照单如式制.造，以资利用。”这里，陈所配置的火药比率是牙硝8斤，磺粉1斤2两，炭粉1斤6两，三者的比率大致是：76（128）∶10.7 （18）∶13.3。