古代大炮原理+古代炮彈材料

古代炮彈材料:
Many people think it si made from china first
that's not actually true
概論火藥是近代戰爭史上最重要的發明。由於火藥的出現，讓中古世紀城堡深溝高壘不足為恃；由於槍砲的發明，貴族騎士的堅甲利兵也如明日黃花。封建制度下的軍事統治集團不再具有超越一般人民的武裝優勢，相對地他們的權力和地位也隨之下降。Thomas Carlyle 說，火藥「讓所有的人變得一樣高。」我們可以說，由於火藥及火器的發明，造成騎士制度的沒落，從而為後來民主制度的建立打下了基礎。它們的影響深遠，讓世界歷史的演進走上另一個方向。古代火器從有史以來，人類在戰爭時就已經注意到使用火攻。在小亞細亞的亞述帝國（Assyrian，公元前 1000 年至公元前 700 年）就已將瀝青或原油加上硫磺及其他易燃物裝在箭頭做為火攻的工具。中國使用火攻可能更早，孫子十三章中更有一章專論火攻，就連三國演義中都說諸葛孔明一生擅用火攻，可見火攻在古代軍事中的地位。不過，有系統有效率的使用火器，並且賴其維繫了整個帝國生存的，首應歸於公元 7 世紀時發明的「希臘之火」。
「希臘之火」據傳是由一名希臘建築師 Kallinikos 於公元 673 年在君士坦丁堡圍城戰時發明。這種燃燒物質呈液體或半液體狀，通常以管子噴射，比水輕，在水上會快速擴散；它在引燃後會持續燃燒，很難撲滅，可以說相當於現代的燒夷彈（naplam）。 希臘之火是東羅馬帝國對抗土耳其回教帝國的秘密武器，他們稱它為帝國衛神（Palladium of the Empire）。東羅馬帝國非常小心地保持它的配方秘密，歷代皇帝除了下令嚴守秘密，將洩漏其配方視為最嚴重的叛國罪外，更藉助宗教的力量，透過東正教教會宣佈洩漏配方的叛徒靈魂將會永遠在地獄之火中煎熬，不得超生。 由於有這個軍事技術上的優勢，東羅馬帝國才能力抗回教勢力達數百年之久。在陸上雖然土耳其回教徒佔有絕對優勢，在海上卻連戰皆北，無法對東羅馬帝國進行全面封鎖，主要的原因就是希臘之火。土耳其回教徒在 12、13 世紀終於取得希臘之火的配方後，東羅馬帝國的覆亡已是指日可待。 西方歷史學家傳統上認為希臘之火是西方火藥的鼻祖。但根據近年來對發現的希臘之火配方的研究，它的成分中並不含硝，主要是由黑海到裡海間地區出產的石油精，加上硫磺和松脂製成，所以很顯然火藥不是從它衍生出來的。西方對硝的認識要遲至 13 世紀，所以火藥在西方的出現另有來源。西方早期的火藥記錄 西方對火藥的發明一直是存而不論，基本上他們知道這不是源於歐洲，但是究竟源於何處並沒有定論。我想，除了對其他文明的記錄接觸不夠外，恐怕優越感也多多少少在作祟。在一種說法中，火藥據傳是由一個日爾曼的 Freiburg-in-Breisgau 基督教修士 Berthold Schwartz 在 9 世紀時發明的。但是這個說法有兩個大問題：其一是這完全沒有任何實物或文字上的證據，唯一可以引證的都是在 15 世紀左右的資料，其可靠程度值得懷疑。其二是根據13、14 世紀時火藥的知識與應用在歐洲快速傳播的速度，很難想像如果真的是在 9 世紀就發明的話，會沒有人留下任何記錄。因此，這個說法在近年來已經被歸類為純粹傳說而已。

2009-03-14 18:38:40 補充：
另一種說法來自 Liber Ignium ad Comburendos Hostes（The Book of Fires for Consuming the Enemy），此手卷據說是 Albertus Magnus（大約 1193-1280 AD） 所作， 其中的火藥配方聲稱來自一名希臘修士 Marcus Graecus（Mark the Greek）。但是一來此手卷並沒有確切的著作日期，只知道在 1300 AD 之前流傳；二來研究學者認為其中內容不見得完全出於同一人之手，可能日後經過增補，也有部份該是來自阿拉伯人著作。

2009-03-14 18:38:49 補充：
由於無法確認著作日期（或火藥配方加入手卷的日期），所以無法佐證認定這個手卷是最早提到火藥的文獻。目前公認在西方歷史文件中第一次出現有關火藥的記錄，是由英國修士羅傑‧培根（Roger Bacon）在公元 1242 年左右寫的手卷：De Mirabili Potestate Artis et Naturae（論藝術與自然的奇偉力量）。在這本書中，培根用密語記載了一個火藥的配分，以及其引燃後爆炸的特性，譯文是「如果你知道其藝術的話，將七份硝石、五份嫩榛樹枝、和五份硫磺放在一起，你將可以造出雷鳴與毀滅。」

2009-03-14 18:39:14 補充：
培根自己並沒有說是他的發明，很可能他只是將其記錄下來而已。至於為何用密語，主要可能是為了逃避教會的注意。羅馬教會在公元 1139 年曾經宣佈一個教令，禁止討論或製造做為軍事用途的引火配方。

2009-03-14 18:39:38 補充：
不過到了公元 1266 年，在培根的另一本呈給教宗克理門四世的手卷 Opus Teritus 中，又再度談到火藥：「From the flaming and flashing of certain igneous mixtures and the terror inspired by their noise; wonderful consequences ensue which no one can guard against or endure.

2009-03-14 18:39:58 補充：
As a simple example maybe mentioned the noise and flame generated by the powder, known in diverse places, composed of saltpetre, charcoal and sulphur. When a quantity of this powder, no bigger than a person's finger,

2009-03-14 18:40:14 補充：
be wrapped up in a piece of parchment and ignited, it explodes with a blinding flash and a stunning noise ...」。從一個以密語記載的禁忌到公開地談論火藥，可見火藥的存在在當時已經是普遍被接受的事實了。
火藥是中國的發明不過，培根並沒有說火藥是他自己的發明，在他公元 1266 年的手卷中更說火藥是「廣為人知」（known in diverse places），可見他很可能是個記載者。而到底誰是火藥的發明者呢？我想我們可以從火藥的成分來推斷。

2009-03-14 18:40:22 補充：
火藥的主要成分是硝、木炭、硫磺。後兩者不足為奇，在西方早就有使用的記錄，也是戰爭中引火物的重要成分。但是真正讓火藥具有爆炸的性質並跟從前那些引火物有所區別的地方在於硝的存在，所以對於硝的知識和使用可以作為很好的指標。

2009-03-14 18:40:31 補充：
硝（saltpeter）是硝酸鉀（potassium nitrate）的俗稱，天然硝是白色結晶，通常產在炎熱氣候下水畔的鹽滷地，或是在人畜排泄物的堆肥中。西方在 13 世紀前並不知道有硝的存在，完全找不到有關硝的記錄，他們對硝的認識很可能是從阿拉伯人來的。而阿拉伯人知道硝的存在也比西方早不了多少，阿拉伯文獻中第一次提到硝是在 Abu Mohammed al-Malaqi Ibn al-Baitar 於公元 1240 年寫的手卷 The Book of the Assembly of Medical Simples中，稱之為「中國雪」、「中國鹽」。

2009-03-14 18:40:40 補充：
而中國對硝（古文又作「消」）的認識與使用早在西元前二世紀時就有記載，史記扁鵲倉公列傳中說：「菑 川王美人懷子而不乳，來召臣意。臣意往，飲以莨藥一撮，以酒飲之，旋乳。臣意復診其脈，而脈躁。躁者有餘病，即飲以消石一齊，出血，血如豆比五六枚。」可見中國很早之前就把它拿來當藥使用，而最早的使用可能可以回溯到西元前四世紀。集韻說「芒硝」是藥石的一種，本草綱目載：「生消石，諸鹵地皆產之。」

2009-03-14 18:40:49 補充：
另外，在傳統煉丹士的配方中，硝石也一直也是很重要的成分之一。所謂「消」，原來就有「消融」的意思，用在煉丹術中，取的就是它可以用來將某些礦石溶解的特性。當時硝的用量一定不小，後漢書禮儀志中說：「日夏至，禁舉大火，止炭鼓鑄，消石冶皆絕止。」可見當時不只是採集天然硝來用，更有提煉硝石的工業。
公元 300 年時葛洪著的抱朴子內篇卷十六黃白卷中的「小兒作黃金法」

2009-03-14 18:41:05 補充：
中已經有用硫磺、硝石及其他原料混合而成的煉金秘方。唐代名醫孫思邈（公元 650 年）也曾使用硫磺和硝石製成具可燃性的藥方。公元 808 年，趙乃安的書中記載了一份由兩份硝石、兩份硫磺、以及半份乾藥草混合而成的藥方。

2009-03-14 18:41:14 補充：
到了公元 850 年，一本道教煉丹書中記載，有人將硫磺、硫化砒、硝石及蜂蜜混合起來燃燒，不但燒傷了手和臉，連房子都燒掉了。公元 1040 年出版的武經備要上列了三份非常接近火藥的配方。

2009-03-14 18:41:47 補充：
在 19 世紀中葉之前，火藥被普遍用來當作槍砲的推進劑。但它有三大缺點：
1. 發射時會產生大量白煙，暴露了槍砲所在位置，更遮蔽了自身的視線。
2. 引然後會留下大量殘渣，留在槍膛或砲膛中。如果是前膛槍砲的話，在幾發過後對於後續的裝彈會造成困難。
3. 殘渣中的成分具硫化鉀和碳酸鉀，容易造成膛壁腐蝕（corossion）。

2009-03-14 18:42:07 補充：
火藥的改良與發展最早期的火藥威力有限，主要就是硝的比例不夠高。培根的第一份火藥配方中，硝的比例只有 41.2%；中國早期火藥配方中，硝的比例也只有 60% 左右，都遠低於現代配方的 75%。由於硝是火藥爆炸時產生氣體的來源，比例較低的話，產生氣體的量就較低，爆炸威力自然也較低。

2009-03-14 18:42:16 補充：
但是，這個成分比例並非一成不變，歷代以來都有增減。一般來說都是隨著冶金技術的進步而逐漸增加威力的。在西方，火藥成分的比例一直要到 18 世紀末、19 世紀初才固定下來。在中國，雖然沒有詳細的記載，應該也是經歷過同樣的循序漸進的過程。

2009-03-14 18:42:30 補充：
下表是 Tenny L. Davis 的 Chemistry of Powder and Explosives 第二章列出的歷代火藥比例表：
年代 來源 硝 硫磺 木炭
1240 Marcus Graecus 66.66 11.11 22.22
1240 Marcus Graecus 69.22 7.69 23.07
1242 Roger Bacon 41.2 29.4 29.4
1252 Roger Bacon 37.5 31.25 31.25

2009-03-14 18:42:39 補充：
1350 Arderne (laboratory rcp) 66.6 11.1 22.2
1560 Whitehorne 50.0 16.6 33.3
1560 Bruxelles studies 75.0 9.38 15.62
1635 British Government 75.0 12.5 12.5
1781 Bishop Watson 75.0 10.0 15.0

2009-03-14 18:42:52 補充：
火藥的製造早期的火藥是將各成分研磨成細粉混合起來，被稱為「serpentine」或「meal」。這個方法有許多缺點:
1. 在運輸時因長途搖晃造成硝和硫磺沈積桶底，而較輕的木炭會跑到表層。
2. 火藥粉末很容易受潮。
3. 在槍管或砲管中裝填時也往往擠壓得太緊而沒有足夠的空間充分燃燒。
4. 在混合的過程中常常發生塵爆現象，十分危險。

2009-03-14 18:43:01 補充：
由於成分容易分離，許多時候砲手在使用前還得將火藥重新混合一番，更增加了危險性。而且，火藥的品質管制不良，時好時壞，很難判斷多少火藥才夠發射砲彈，一不小心就膛炸。所以早期砲手的工作也是極度危險。
火藥的製作原本都用手工，但是很快地就開始用由水力推動的磨坊來大量拌製，能夠降低成本。

2009-03-14 18:43:09 補充：
公元 1435 年，世界上第一間用水車推動的火藥廠在德國的紐倫堡設廠。在公元 1550 年，法國人發明了「濕製法」：先將各個成分浸水潤濕，然後混合起來作成大餅狀，在曬乾或風乾後打碎，用細篩子篩過，火藥粉會變成小顆粒狀（grain），然後裝在大桶裡不停翻攪（tumbling），磨掉顆粒的稜角並加入石墨拋光。用這種方法製造出來的火藥各成份分子間構成比較穩定的結構，長程運輸時不易分解，而且顆粒間的燃燒空間較大，容易均勻地燃燒；由於製程的關係，這種火藥被稱為「corned」火藥。不過這也加強火藥的威力，使得許多原來還算安全的槍砲都變得有膛炸的危險。

2009-03-14 18:43:17 補充：
現代火藥的製法和 16 世紀時的製法大同小異，只不過一切都已經自動化並且可以有效地控制製程的安全性與成品的品質。現代火藥配方的比例 7.5:1:1.5（硝：硫：碳） 也是在 19 世紀時確定下來的。

2009-03-14 18:43:27 補充：
對西方世界來說，硝的取得一直是製造火藥時最大的問題。由於歐洲基本上不產天然硝，只能從人畜排泄物堆肥中取得（尿中的氮酸經自然化學反應與鉀結合而成），在 18 世紀之前大大限制了火藥的使用。英國在17世紀時還有專門的集硝官（Salt-peter Man），隨時可以闖入人家中把廁所、馬廄地面挖起來蒐集天然硝，英王查理一世還下令全國所有這些地方的地面不准鋪石板或木板；這直到英國取得印度，

2009-03-14 18:43:34 補充：
才有比較充裕的貨源供應。這個現象也反映在美國獨立革命之中，華盛頓麾下的軍隊整個戰爭期間一直為火藥供應不足的問題所困擾。到了 19 世紀中葉，在智利發現了大量的硝酸鹽礦（sodium nitrate）。這些鹽類和氯化鉀（可從海水中大量提煉）反應後可以便宜地製造出硝酸鉀，這才解決了硝的供應問題。

2009-03-14 18:43:41 補充：
後來，美國人拉馬特‧杜邦在公元 1858 年發明了使用硝酸鹽來直接製作火藥的方法，成本要比使用硝酸鉀便宜很多。用硝酸鹽製造的火藥雖然爆炸威力較用硝酸鉀的小，但由於便宜，十分適合用在挖礦開路之用。後來就將使用硝酸鉀的火藥稱為 A 類火藥，

2009-03-14 18:43:46 補充：
用硝酸鹽的則是 B 類火藥。根據顆粒來分的話，又可分為從 F，2F，直到 7F 等 7 級。F 級顆粒最大，7F 最小。如果經過拋光手續的話再加一個 g 。所以可以看到火藥的分級如 2FAg，3FB 等。

2009-03-14 18:43:52 補充：
火藥在現代的應用除了軍事用途外，火藥在民間的應用進展不快，一直要到 17 世紀時才用來採礦或開隧道。公元 1627 年在匈牙利的雪姆尼茲（今日捷克境內），火藥被用來採礦；公元 1679 年，法國用火藥來開掘馬勒帕斯隧道。19 世紀後葉在爆炸物質的研究上是個突飛猛進的時代，各種更有效率的爆炸物一一出現。

2009-03-14 18:43:55 補充：
火藥做為槍砲推進劑和彈頭裝藥的角色被無煙火藥和黃色炸藥(TNT)取代後，逐漸步入歷史殿堂中冷清的一角。受到近年來歐美歷史扮演（enactment）風潮的影響，不少人也開始對使用火藥的仿古前裝槍械發生興趣，各地成立不少這類的射擊俱樂部，更有人用來狩獵。為了解決火藥的缺點，廠商也推出了一些火藥的代替品，讓槍客能享受火藥射擊煙霧瀰漫的特殊情懷而不必擔心殘渣的問題。這些替代品中比較出名的有 Pyrodex，號稱和火藥是等份量的替代品，原來火藥裝藥量多少，Pyrodex 就用多少，十分方便。

2009-03-14 18:45:06 補充：
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2009-03-25 21:24:01 補充：
硫磺粉和木炭粉（主要提供碳）以及硝酸鉀（主要提供氧氣）按照「一硝二磺三木炭」的比例（硝酸鉀75%、硫磺10%、木炭15%）混合製成黑火藥

硝石（硝酸鉀）

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以竹筒製成的管形火器射程不遠，威力不大，也容易被燒毀或炸裂。元代起，古代的兵器專
家將它們改為金屬製造，克服上述弊端。簡粗者稱為“炮＂，由前膛、藥室、尾鑾三部分構

成，內裝火藥，發射石彈、鉛彈和鐵彈。金屬火統作戰時，點燃引火繩，火藥成一團火球將

子彈射出，殺傷面積頗大，這種兵器在元代已多配備軍隊中。



明代很重視火銃的研究和生產，在品種、數量、性能、製造技術達到我國古代火器生產的鼎

盛階段，這主要是火藥性能的提高和製造技述的進步。朱元璋在元末戰爭中視眼看到火統巨

大的威力，所以建國開始，便大力發展火統生產，洪武年間制造的編為“勝”字號的長統己

達４０１號。明成祖永樂年間，十年內僅“天字”號手統就生產３１３２７支，平均每年產

量為３１００支。另外還有以“英”“奇”“勝”等字作編序的手統，可見其產量十分可觀

。明成祖時熱兵器的軍工生產規模大、品種多，故設立了專司火器管理和製造的神機營，專

門裝備槍炮的火器部隊。

　

十六世紀中期，出現一種小型輕便

的火統，稱為鳥銃或鳥槍。因其可

以在３０步之內擊中鳥雀，因而得

名。這種槍的槍床長５至７尺，尾

部有彎曲的把手，槍身用熟鐵鍛造

而成，長約３尺。上有准星照門，

後有火門。它的擊發裝置有兩種，

一是火石鋼輪發火，一是以擊發火

繩引火。這些槍射程達１至２里，

用鉛彈射擊敵人。鳥統出現後，人們不斷將它改進提高性能。明代嘉靖年間，仿製日本人的

鳥統，造出鳥咀銃。萬歷年間，土耳其的魯密鳥統傳入我國，其威力結構皆優於鳥咀銃。

　

2009-03-13 21:23:36 補充：
明代正德年間，白沙〔廣東〕巡撫何儒引入

並仿製佛朗機炮。明代人稱西班牙人、葡萄

牙人為佛朗機人，故他們的火炮亦被稱為佛

朗機炮，簡稱佛朗機。佛朗機炮為重型火炮

，用銅鑄造，大的重一千多斤，腹部膨大，

留有長口。備有子銃５個，在子銃內填裝彈

藥，輪流安在炮身腹部長口內發射，射程達

千餘。這種炮的特點是母炮和子銃分離，為

後裝炮。炮身前方備有照星，後有照門，提高命中率，加快了單門炮發射炮彈的射速，備受

將士愛戴。

2009-03-13 21:24:49 補充：
４００門，兩廣總督王尊德也仿製５００多門。清代因諱稱“夷”字，所以將明朝“紅毛夷

”改為為“紅衣炮”。清軍入關後，加強了對火炮的使用和製造。順沿元年，八旗中各旗都

設有炮廠，由各省總督、巡撫奏造。廣熙時曾讓比利士教士南懷仁督造西洋大炮。康熙二十

2009-03-13 21:28:46 補充：
硝酸钾、硫磺、木炭粉末混合而成的火药被称为黑火药或者叫褐色火药。这种混合物极易燃烧，而且烧起来相当激烈。如果火药在密闭的容器内燃烧就会发生爆炸。火药燃烧时能产生大量的气体（氮气、二氧化碳）和热量。原来体积很小的固体的火药，体积突然膨胀，猛增至几千倍，这时容器就会爆炸。这就是火药的爆炸性能。利用火药燃烧和爆炸的性能可以制造各种各样的火器。北宋时期使用的那些用途不同的火药兵器都是利用黑火药燃烧爆炸的原理制造的 。蒺藜火球、毒药烟球是爆炸威力比较小的火器。

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