由此可見,北宋初期的火藥,一方面已經(jīng)有了相當?shù)恼梗硪环矫媾浞匠煞菀埠軓碗s,還是一種低級火藥。北宋末期所出現(xiàn)的“霹靂炮”、“鐵火炮”,其中裝藥則肯定已經(jīng)是具有爆炸性能的火藥了。
宋元兩朝,戰(zhàn)場上出現(xiàn)了各種火器,應用日益廣泛。戰(zhàn)爭的需求促進了火藥性能的不斷改良。到了元代,火藥配方中硝的含量已經(jīng)明顯增加,達到了6o%,硫磺和炭各占2o%左右。制造工藝也有所改良,減少了雜質(zhì),剔除了火藥中的緩燃物質(zhì),成品多為顆粒狀,具有了較大威力。
到了明代,火藥的展取得很大的進步,達到了更高的水平。成書于明代前期的《火龍神器陣法》,記載了多種火藥配方,并提出“必要知藥性之宜”才能“得火攻之妙”,較《武經(jīng)總要》已有較大的展。戚繼光于公元156o年(嘉靖三十九年)寫成的《紀效新書布城諸器圖說》中,對銃用射火藥的配方和制造工藝,記載的更為詳細。其配方為“硝一兩,磺一錢四分,柳炭一錢八分”,這種組配率,是硝石75.75%,硫磺1o.6%,木炭13.65%,和現(xiàn)代黑色火藥的標準組配率已經(jīng)基本一致。
不同組配比率的傳統(tǒng)火藥配方,在《武備志制火器法》中多有記載。其中,用作火箭流星及浸泡藥線的火藥配方是“磺居硝六分之一,炭居硝五分之一,折算的組配比率為硫磺硝73.2%、硫磺12.2%、木炭14.6%。爆炸藥配方是“磺居硝三分之一或四分之一,炭居硝四分之一,折算的組配比率為硝66.6%、硫磺16.7%、木炭16.7%。火炮及鳥銃射藥的配方是“磺居硝十分之一,炭同之”,折算的組配比率為硝83.3%、硫磺8.35%、木炭8.35%。
用硫或炭的同種異性原料組成的火藥配方甚多,可以配制成不同的火藥。如《兵錄火攻藥性》中說,“雄黃氣高而火焰”,可以配制燃燒強烈的火藥;“石黃氣猛而火烈”,可以配制烈性火藥;“砒黃氣臭而毒”,可以配制致毒藥劑。又如《武備志制火器法》中說,“柳枝灰、茄秕灰最輕而易引火”,能配制容易引燃的火藥;“飄灰、蜂窩灰則又輕”,能配制極易引燃的火藥;用葫蘆灰能配制燃燒猛烈的火藥,用箬葉灰能配制爆裂的火藥。
在火藥中加入其他原料組成的火藥配方更多,僅在《兵錄火攻藥性》中就記載了5o多個。例如,加入金針、硇沙、制鐵子、磁鋒等物,配制成使人肌肉腐爛的“爛火藥”;加入草烏頭、芭豆、雷藤、水馬等物,配制成使人說不出話來的“見血封喉藥”;加入江子常山、半夏、川黃等物,配制成使人昏迷不醒的“噴火藥”;加入桐油、豆粉、松香等物,配制成燒夷敵軍糧草和營寨的“飛火藥”;加入頭、鐵汁、巴油等物,配制成焚燒敵軍革車、皮帳的強燒劑;加入猛火油等物,配制成得水愈熾能燃燒濕物的水戰(zhàn)用火藥;加入九尾魚脂等物,配制成因風蔓延的燃燒劑;加入狼糞等物,配制成晝煙、夜光的報警焰火;加入江豚骨、江豚油、狼糞、艾肭等配制的“逆風火藥”;分別加入青黛、鉛粉、紫粉、木煤后,配制成能出青煙、白煙、紫煙、黑煙等報警火藥。
在《武備志》稍后,公元1637年出版的《天工開物》中的《佳兵篇》所載的《火藥料》中,把其區(qū)分為直擊的火藥和橫擊的火藥,相當于射和爆炸的概念。說直擊的火藥是硝九、磺一的比率,橫擊的火藥是硝七、磺三的比率。這說明,這時的火藥成份已較單純,人們對射用火藥和爆炸用的火藥的組配規(guī)律,已經(jīng)確實地掌握了。
明代火藥的配制工藝也有了極大的進步,其主要包括對原料的精選、提煉及配制、檢驗等方面。
硝是配制火藥的主要原料,它的純度對火藥威力的影響很大。明代制硝的工藝流程分為三步。第一步是將天然硝石放在沒有雜質(zhì)的淡水中溶解,把其中的泥沙等顆粒性雜質(zhì)沉淀并剔除。第二步是用一定數(shù)量的雞蛋清、紅籮卜等吸附物放入硝溶液中多次煮沸,吸附其中的渣滓及鹽堿等成份,然后用笊籬將吸附物撈出。第三步是將水膠放入硝液中再次煮沸,爾后將硝液倒入瓷甕中冷卻凝固,使廢水浮在甕上,泥末沉于甕底,純硝居于中央,最后去水除渣,取出純硝曬干。經(jīng)過上述工藝流程,每百斤天然硝大致只能提煉出3o斤純硝。這種純硝呈白色結(jié)晶,。
硫磺是一種快燃爆物,它純度對火藥爆力的影響很大。明代硫磺的提煉工藝流程分為四步。第一步是將硫塊搗碎,揀去沙粒、雜物。第二步是將搗碎的硫磺放入鍋中加淡水煮沸,去除雜質(zhì),倒入甕盆內(nèi)沉淀一天后,將沉淀物剔除,取得粗硫。第三步是按1o斤硫磺倒入2.5斤牛油和1斤麻油的比例,進行煎煮,使油不粘糊硫磺,再用柏葉加入鍋中與硫磺同煮,吸去鍋中成黑色的渣滓。第四步是將去渣的粗硫放入沸油中煎煮,待油面泛起黃沫后,放入盆中冷卻,最后除去面上的黃沫和雜質(zhì),取出無渣滓、去油性的純凈硫磺,這種硫磺呈檸檬色塊狀結(jié)晶。
木炭粉是火藥中的助燃物,其質(zhì)量優(yōu)劣能影響火藥的燃燒度。焙制木炭時,最好選用清明前后的柳條,因為此時的柳條葉芽將萌未萌,養(yǎng)分集中在柳條上。如果將這種枝直條勻的柳條取下,去皮除節(jié),自然封干,爾后再焙制成炭,碾成粉末。用這種木炭粉配制的火藥,因木炭的去皮而無煙,去節(jié)而無樹脂,從而提高了燃燒度和的各向均勻性,增強了瞬時爆力。
配制火藥的工藝流程共四步。第一步是將精選和提煉過的硝、硫、炭,按配制火藥的要求,秤準份量,按配方比例,分別放入石臼或木槽中,反復搗碾多次,使之成為細末。第二步是將碾細的硝、硫、炭三種粉末,按比例混合放入木臼中,再加入量的純水或燒酒,將混合物拌合成濕泥形態(tài),并用木杵搗碾成千上萬次。在搗碾過程中,嚴禁沙石雜入臼中,以免磕碰后生火成災。當混合物將干時,加水再搗,使混合物充分勻和細膩,爾后取出日曬。第三步是對成品進行質(zhì)量檢查。選取一部分曬干的火藥樣品,放在紙上燃燒,如果迅燃盡而紙張完好無損,則是合格制品。或者將樣品放在手心中燃燒,火藥燃畢而手心不覺熱者,說明成品燃快,是合格制品。反之,如果火藥燃畢后在紙上留有黑心白,或手心感到燒灼者,則為不合格制品,需要反工再次搗碾,直到合格為止。其四是篩選合格藥粒,趙士禎在寫成于公元1598年(明神宗萬歷二十六年)的《神器譜》中說:火藥的顆粒,“粗大者不用,下細者不用,止取如粟米一般者入銃”,說明當時對火藥顆粒大小與火藥燃燒度的關(guān)系,已經(jīng)有了深刻的認識。將經(jīng)過檢驗合格的藥塊破碎成粒,用粗細不同的籮篩,分別篩出大銃(炮)、佛郎機和鳥銃所用的大中小各種火藥粒,不成粒狀的可以用作火門引火藥,剩下的細粉末全部剔除。這種按槍炮口徑和藥室大小,選用相應檔次的粒狀火藥的目的,既是為了提高射威力,也是為了保證射時的安全。
中國古代火器的展自18世紀初葉逐漸衰萎,清代在第一次鴉片戰(zhàn)爭前所用的火藥,大體仍按明代火藥配制理論和技術(shù),采用人工操作的辦法配制而成。而同期西方工業(yè)革命,極大地促進了火藥和火器技術(shù)的展。
清軍在第一次鴉片戰(zhàn)爭中戰(zhàn)敗后,清朝一些統(tǒng)兵將領(lǐng)導和火藥研制人員,現(xiàn)了舊制火藥的不足。為了改良火藥性能,進行了大量改進配制工藝的試驗,將提煉硝的次數(shù)從一次增加到三次,爾后按硝8斤,硫磺粉1斤2兩、炭粉1斤6兩的配比份量,放在石臼中,用槐榆木制的堅木杵搗拌成千上萬次,制成組配比率為硝76%、硫1o.7%、炭13.3%的射火藥。經(jīng)對比試驗,和英軍射藥的性能基本相當。
中國古代火藥明后,在軍事使用中在不斷地改進和提高。其展規(guī)律是:配制上由沒有嚴格比例到有一定比例;成份上龐雜到簡單、純凈;形狀上由粉末到顆粒。火藥的燃燒、爆炸和射三種性能,也逐漸被應用到火器中去。
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