鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?

作者:罗山

本文转载自:国家人文历史(ID:gjrwls)

鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
一提到鸦片战争,国人总会相信英国人是“洋枪洋炮”,中国人是“大刀长矛”,但仔细观之,中国人用的也是红夷大炮,中英武器的代差并不像后来战争中那样明显。此战中,中国和英国都使用前膛装填的滑膛枪炮,都使用黑火药,英国的军事工业也还未完全进入机器生产的时代,然而两国火器在战争中的表现大相径庭。这种战争表现的差异,实质反映了中英火炮技术上的差距。
 
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
绘画,描绘第一次鸦片战争期间,英国武装蒸汽船“复仇女神”号在珠江击中清军战船,引起爆炸的情景。第一次鸦片战争中,中国和英国都使用前膛装填的滑膛枪炮,都使用黑火药,然而两国火器在战争中的表现却大相径庭
 

纸面尚可一战

1840年的英国炮兵,经历了拿破仑战争和多次殖民战争,获得很大进步。恩格斯(Friedrich Engels)称赞英国炮兵说:“英国炮兵很快就成为衣着最讲究、装备最优良最齐全的一支炮兵了。新建立的骑炮兵很受重视,它很快就表现出勇敢、迅速和动作准确的特点。”在炮兵方面,恩格斯的确是内行,因为他本人就在柏林的炮兵部队服役过。恩格斯对英国炮兵的表扬还有:“英国的烟火剂和火药比其他各国都好,而英国的空炸信管的准确性也是无与伦比的”“英国炮兵不久以前的一个重要发明,就是榴霰弹(一种装满弹子、在飞行过程中爆炸的空心弹),因此,霰弹的有效射程就和球形实心弹的射程一样远了。”可见,英国的炮兵是当年欧洲一流的炮兵。
 
1840年到达广东海面的英军包含军舰16艘,炮540门,还有运输舰等,各类舰船总共67艘。而虎门要塞被英军围攻两天,各炮台共有460门炮被虏获或摧毁,如以威远炮台为例,就包括110门炮:铁炮107门,除3门英制外,余为中国自造,内含一门68磅(约31千克)弹炮、一门42磅(约19千克)弹炮以及许多32、24、12磅(约15、11、5千克)弹炮;另有铜炮4门,则为1627年葡萄牙人所制,包含两门长330厘米、口径约270毫米者。若单纯考虑火炮内径,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74门炮中,最大者乃32磅弹加农炮,共28门;另有28门18磅弹加农炮,余为12—32磅弹的卡龙炮(倍径接近于榴弹炮和臼炮,然而使用方法却像加农炮一样平射)。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。
 
大炮数量是460门对540门,虽然清军数量不及英军,不过单从纸面上看,尚可一战。但实战结果让人震惊,英军先是用明轮船在下横档岛登陆,在岛上制高点构筑野战炮兵阵地,但是清军并未采取行动。一夜之后,岛上英军就用臼炮向上横档岛射击。随后,英舰摧毁了大量炮台,清军开始溃逃。水师提督关天培坚守炮台,与登陆英军战至肉搏,最后力战殉国。从英军登陆开始,前后不过两天时间。此战中,英国炮兵充分发挥火力,摧毁了清军大部队的战斗意志。虎门炮台之战,充分反映了中英炮兵火力的差距。
 

铸炮工艺的代差

至此,应该从技术角度上对中英火炮进行系统对比,方能找出这次战事失利的直接原因。首先在火炮工艺上,中国与欧洲的火炮已经走出两条不同的技术路径。简言之,虽然清朝仍然使用铸造方式造炮,但比此前欧洲或明末的泥模、木芯泥模工艺有所进步。此前每制作一门火炮都需要一套新模具,重复劳动非常多,且无法保证批量生产火炮的性能。而在鸦片战争期间的1841年,浙江县丞龚振麟创议用铁模(即铁范)铸造铁炮,在他主持下很快试制成功,大大加快了制炮的速度。龚振麟还写就《铸炮铁模图说》一书,于1842年刊印分发沿海各地区,后由魏源收入《海国图志》。
 
然而,当时中国大部分火炮还是传统的泥模铸造,用泥制成模具,经炭火烘烤,如果没有完全烤干,内部还有水分,在铸造时就容易在炮膛内外出现砂眼。鸦片战争爆发前的1835年,清廷在广东虎门各炮台先后添置新铸的8000斤和6000斤大炮共59门,但广东水师提督关天培验收时,当场炸碎10门,并炸伤兵丁二名。数年之后,年逾六旬的关天培死守在这座虎门炮台,力战不敌,被英军炮弹击中殉国。
 
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
绘画,描绘第二次定海之战的情景,左起:英国战舰“哥伦拜恩”号、“威厘士厘”号、“巡航者”号和“弗莱吉森”号
而以英国为代表的欧洲大炮则走上了一条技术路线。18世纪早期,西方传统的由型芯和外范空心铸件铸造成炮筒的工艺还广泛应用,实际上和清朝铸炮是统一技术水准,唯一的优势是加工炮膛的水力钻孔机在欧洲应用比较早,加工精度应该有些优势。但是随着1765年瓦特改良蒸汽机的出现,工业革命带来了一系列技术进步,差距拉开了。当清朝还在改造铸模工艺的时候,英国工程师约翰·威尔金森(John Wilkinson)发明了炮筒镗孔机。随后几十年里,移动车床、全金属车床等工业操作平台先后出现,从此,英国人开始了新工艺的尝试:先用延展性较好的铸铁整体铸成一实心圆柱,用车床将其加工成炮管形状,再用钻床直接从实心铁柱上钻出炮管,继续使用镗床扩大口径,这极大地提高了大炮加工精度,炮膛内光洁平直,管壁较薄。这些机械的应用提升了西洋火炮的加工精度,整体铸造的火炮也避免了传统工艺无法避免的砂眼等问题。同时,得益于加工精度的提高,炮弹和炮膛接合更紧密,提高了火炮的射程。著名的瓦特式蒸汽机出现在1765年,其气缸要保证蒸汽泄漏维持在一个低水平,同时要和活塞紧密配合,实际上也是采用这种工艺加工而成的。
 
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
约翰·威尔金森1774 年发明的炮筒镗孔机(模型),拥有一种新的精密镗孔加工技术,确切地说,这是一种能够精密加工大炮的钻孔机,制造出高精度的炮膛,使炮膛内光洁平直,管壁较薄,炮弹和炮膛由此接合得更加紧密,提高了火炮射程
 

冶炼工艺的差距

除了加工工艺的进步,英国工业革命带来的是钢铁产量的暴涨,英国火炮所用的铸铁材质也好于清朝火炮。
 
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英国皇家海军“胜利”号战舰配备的32 磅弹加农炮(复制品)。参与鸦片战争的英军旗舰“梅尔维尔”号上也配置了28 门32 磅弹加农炮。由于英国工业革命带来钢铁产量的暴涨,英国火炮所用的铸铁材质要好于清朝
清朝大部分火炮仍然使用生铁浇铸,所以比较脆弱,为保证火炮强度必须加大炮管厚度,不过中国仍然出现了独特的解决方案,即复合结构工艺,炮管由铜铁两种甚至三种材料制成,一般是铁芯铜体。复合层炮体的强度要比同样壁厚的单层体铸铁炮高得多,可以克服单层铸铁炮使用中容易开裂、炸膛的缺陷。这种技术在明末出现,清军入关前所铸造的大炮已采用该工艺,西方和印度虽然有类似工艺,但他们当初的复合铁炮水平不如中国,因此没有进一步发展。遗憾的是,此时已经是1840年,工业革命都开展了数十年,英国直接跳到了下一个时代。
 

化学工艺的差距

鸦片战争中,中英两国都使用黑火药兵器,然而其品质却相差甚远。清朝的岸防大炮比英军舰炮更重,理应射程更远,但实战中却往往被英军火炮在远距离吊打,原因就在于火药质量的低劣。须知,火器的威力,首先是火药决定的。英国火药的品质远远优于中国土产火药。1825年,化学家歇夫列里在经过多次实验后,发现了黑火药的化学反应方程式:
 
2KNO3+3C+S→K2S+N2↑+3CO2↑
 
根据这一方程式,英国配制了硝、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。英国以近代科学指导军械制造,并采用蒸汽机等机械生产,工艺精良,其火药的燃烧速度是中国火药所远不能及的。
 
中国火药则源于炼丹道士的偶然发现,制造过程充满了玄学色彩,古人提及火药制造流程,往往称之为“舂造”,实际上的确是舂出来的,火药颗粒大小取决于工人手感,十分写意。根据嘉庆《会典则例》,雍正三年(1725)制造的火药,“计火药每万斤用硝八千斤,硫磺一千五斤十两,广胶六斤四两。烘药每百斤,用硝八十三斤十两八钱,硫磺十有四斤七两五钱”。广胶是黄牛皮熬制的明胶,用于增加黏性,使火药粉末成粒,但总体而言,含硝量偏高。鸦片战争中,广东水师提督关天培采用的火药配方是硝80%、硫10%、炭10%,硝含量依然过高,容易吸潮,不宜久藏。英国人缴获中国火药,往往直接就地销毁,投之于海。
 
鸦片战争后,国人已经意识到英国火药的优长。1843年,福建提督陈阶平上书请求仿造西洋火药,他“多方购得夷炮火药一小包,用鸟枪试远,实有二百四十弓之数”,枪还是原来的枪,用了西洋火药,射程一下提高不少。陈阶平所配的火药硝、硫、炭的比率大致是76∶11∶13,完全采用原来的材料,稍加改进配比,就取得很大进步,道光皇帝命令各地推广陈阶平的配方。
 
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
广州市南沙区上横档炮台遗址
 

被遗忘的开花弹

除此之外,英国陆军火炮的炮架、炮车较为轻便,便于机动,且易于调整射击角度,这也是恩格斯赞不绝口的,“至于炮兵兵器方面的革新,则仅限于炮车构造的改进。单尾炮架和带有弹药箱的前车,后来为大陆上大多数国家所采用”,欧洲多数国家都采用英式炮架和弹药箱。中国火炮的炮架以粗大杂木制成,“笨滞艰涩,施转不能如意”“木性松脆,一经炮发震动,榫缝开裂,既难取准,又不能再行施放。”(魏源《海国图志》)从北京宣武门午炮(正午燃放,便于市民对时,有资料称午炮是退役的克虏伯炮,从照片看绝无可能)照片来看,清代火炮炮架粗大,轮子亦笨重,似乎是用了牛车的轮子。关天培亲自把守的靖远炮台的重炮俯仰角过高,对有火轮船牵引逆流而上后在近处开火的英军军舰无能为力,虽然屡屡开火命中其桅杆和帆缆,但几乎没有对其船体造成伤害。
 
此外,英国火炮的炮弹种类远比中国丰富。中国火炮因为铸造水平不高,虽然整炮重量不小,但管壁太厚,导致炮弹相对较轻较小,一般3—10斤,大者16—17斤,导致炮弹砸到英军战船上,有时候直接会“碰回”。而英军实心弹最大者达68磅(约60斤),清朝官员看到这样的炮弹,无不震惊。
 
英军还有开花弹,给国人留下特别的深刻印象。林则徐曾令手下试制“炸炮”,“一经放出,其火力能到之处,弹子即必炸开”“可以横击一二百步,其弹子炸成碎铁,与内贮之铁棱,皆可横冲直撞,穿肌即透,遇物即钻,一炮可抵十数炮之用”。(林则徐《附炸炮法》,出自《海国图志》)林则徐仿制的实际上就是英军的开花弹,不过这些开花弹能否准时炸开、发挥最大功效,仍然有很大的运气成分。道光皇帝的上谕就提到,“空心炮子炸裂飞击一条,亦恐无裨实用,缘炮子既出炮口,空中炸开,飞击何处,并无定准。即如英夷善于飞炮,其所用炸炮亦多有不能炸击者”,可见在机械引信应用之前这些开花弹的效果很值得怀疑。
英国海军还有用于斩断敌船桅杆帆缆的链弹(国人称之为蝴蝶弹),这种炮弹是将一个空心炮弹切成两爿,中间用铁链连接,打出去之后就变成一条飞旋的铁链,可以刮倒船帆和细桅杆。这种炮弹被关天培探知后仿造过,英军缴获之后认为清军的铁链弹品质优良。
 

炮兵体系的优势

中国并非不能制造出优秀军械,但优秀官员的个人努力很难抵消军械体系上的劣势。英军炮兵运用康格里夫火箭(Congreve Rocket)的经历可以看出,亚洲国家不是缺乏火器的创新,但经过工业革命的欧洲掌握了优秀的加工技术和弹道学力量,往往能青出于蓝而胜于蓝,将亚洲的创意融入自身的装备体系,这也是英军炮兵体系的优势。康格里夫火箭是一种十分独特而有效的武器,有着浓郁的印度血统。此前,英军与印度南部的迈索尔国作战时,被当地军队使用的火箭炸得焦头烂额。胜利后,英国人将迈索尔火箭当作战利品带回国内,经炮兵军官康格里夫的改进,采用铁皮代替原有的纸皮,成为一种强大的兵器。这种武器射速快,射程远,机动灵活,虽然准头奇差,但大量火箭齐射威力惊人,足以将城市夷为平地。1807年,英国皇家海军向丹麦哥本哈根发射了2500枚火箭,令这座城市陷入一片火海。1812年美英战争中,英军的康格里夫火箭再次发威。
 
1814年9月14日,英军对麦克亨利堡(Fort McHenry)发动强攻,发射无数火箭,火光将夜空照得宛如白昼。一位年轻的美国律师见证了这次战役,写下了“火箭闪闪发光,炸弹轰轰作响,它们都是见证,国旗安然无恙”的诗句,后来成为美国国歌的歌词。鸦片战争中,英军在广州城外施放火箭,“连日城外之火箭炮弹,与四方台上之炮声,如电如雷,昼夜不息。”1842年,清军反攻宁波,守城的英国士兵“踞街楼屋甍之上,火箭火炮,两面雨下”,清军损失惨重。期间,广东名儒陈澧作《炮子谣》宣传禁烟,歌谣云:“请君莫畏大炮子,百炮才闻几个死?请君莫畏火箭烧,彻夜才烧二三里。我所畏者鸦片烟,杀人不计亿万千。君知炮打肢体裂,不知吃烟肠胃皆熬煎。君知火箭破产业,不知买烟费尽囊中钱。”“请君莫畏”,证明大炮、火箭必为人所畏。将其与鸦片这等社会公害相提并论,并坦言“炮打肢体裂,火箭破产业”,足以证明英国火器的威力已经深入国人内心。
 
此外,国人注意到英国火炮瞄准时用象限仪测量火炮角度。这表明英国的炮兵射击熟练运用了弹道学知识,其源头是几何学与物理学。对于英国炮兵而言,瞄准开炮已经成为一道物理、几何应用题,只需要测定距离等参数,对照射表,即可调整方位、角度,实现精确瞄准。明末引进的西洋“铳规”(象限仪)早已无人会用,大部分火炮上的瞄准装置就是一块从上而下钻了三个孔的铁板,三个孔代表三个不同距离。魏源经过观察研究,认为“自一十丈至百丈左右,皆有逐处加高补坠高低转移。如击七八十丈及百丈,制一象限仪,插入炮口,如上段所述方法加高一度,至五十丈高八尺七寸四分,至百丈高一丈七尺四寸八分,攻击甚准”,逐步恢复了应用象限仪的炮兵瞄准技术。
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
铜镀金测炮象限仪,清乾隆,现藏故宫博物院
 
此外,英人的炮兵战术十分纯熟。魏源发现:“夷船攻我则于十里内外,遥升高桅,用远镜测量”,观察清军布防情况。清军炮台临海布置,一旦被英军探明底细,英军“一面先用大炮飞弹遥注炮台轰击,使我兵惊溃”,即使用大量爆炸弹,用高仰角打进炮台内,大量杀伤清军有生力量,这样炮台内的清军很容易撤退。但同时,英军“分兵绕出炮台后路,使我水陆腹背受敌”,或派出陆战队抄掠炮台后路,或派军舰轰击溃退队伍,经过这样的海陆夹攻,战场主动权完全掌握在英军手中,“虎门、厦门、定海、上海、宝山失事情形,如出一辙”,可见英军炮兵的攻城战术屡试不爽,而清军在整场战争期间都无法有效防卫英军舰船的攻城,数百年耗费巨资的海防炮台面对工业革命之后的坚船利炮,一下子都成了摆设。
 
(参考文献:刘鸿亮:《第一次鸦片战争时期中英双方火炮的技术比较》,《清史研究》2006 年第3期;黄一农:《红夷大炮与明清战争》;[清]魏源:《海国图志》;茅海建:《天朝的崩溃》;刘旭:《中国古代火药火器史》;故宫博物院编:《清宫武备》)
鸦片战争时,英军究竟“炮利”到什么程度?
END
作者 | 罗山
本文摘编自《国家人文历史》2022年7月下,原标题为《鸦片战争中的火炮对比 英军的炮“利”在何处? 》,有删节

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