西方徒弟甩开中国师傅：16世纪前的中外火炮旗鼓相当
西方徒弟甩开中国师傅：16世纪前的中外火炮旗鼓相当
PS：中秋佳节之际，终于有空把已经发出的老文发到吧里了，能和大家一起探讨知识是本伯爵的荣幸。
最早发明火药的中国在明代迎来了火器发展的鼎盛期，在明初，中国的铳炮等火器在世界上处于当然的一流地位。但好景不长，由于明廷的严格控制，以及和世界其他文明缺乏交流，很快明朝的火炮发展陷入了停滞，在相当长的一段时间里火炮技术没有得到多少改进。这一局面，随着西方势力进入东亚而得以改变。荷兰、葡萄牙、英国的商人、海盗们在东亚出没后，欧洲的火器也随之来到了中国。而这个时候，作为发明者的中国人惊讶的发现，相比欧洲大炮的强大威力，自己引以为豪的大炮竟是这般粗陋不堪……
明欧旗鼓相当的火炮初期时代
无论中国还是欧洲，早期的火炮都是样貌十分简陋的武器，称之为傻大黑粗也不为过，其外形犹如一个大桶或花瓶,外形如以下图片所示。
左上：洪武10年（1377）铁炮； 左下：1372明代碗口炮； 右上：14世纪花瓶炮，背景是1326年英格兰手稿上的花瓶炮画作，这是欧洲最早火炮证据； 右下：1377年德国射石炮
从外形上看早期火炮常常呈直筒形或喇叭形，乍看上去很像一个大花瓶，外形不仅粗糙丑陋，性能也相当原始。从制炮的工艺来看，当时火炮的制造方法主要分为锻造法和铸造法两类。
所谓锻造法，是先炼成可锻铁（通常是低碳钢），再把可锻铁打制成铁板焊成圆筒形或用铁板捶打结合制成的制炮方法。在欧洲，工匠们制造手炮及小型火炮时，可以直接将锻铁条卷制成炮管。而在制造稍大一些火炮时，锻铁条的大小已经不足以直接卷成整个炮管了，于是炮匠们将锻铁条卷制成内管，之后再套上一层或者数层加固铁环，接缝处用铅填满或者直接焊上，铁环冷却之后，就会紧紧缠绕着炮管。而那些发射数百斤重弹药的巨型火炮，内管则用水平的锻铁条拼接成。这个过程非常类似于箍桶匠的工作，所以至今在英语里火炮炮管和木桶都是一个单词“barrel"。
铸造法则需要先使用干燥的楠木、杉木等林木制成炮模（这一步工序很多就不赘述了），安好炮模和模心后，将生铁或铜合金放入浇注炉中，用大火将其化为铁水或铜水倒入模内，冷却后去除模心和表面的模泥，炮身也就基本成型了。采用铸造法制造大型火炮耗时很长，仅第一步制炮模就需要多达数月的时间，加上需要使用大量铁料或铜料，若是用于制造大型火炮，制造成本很是高昂。
锻造法制炮
从材料方面来说，铸铁本身是最差的，铸铁本身含碳就高，还常常含有较高的磷和硫等杂质，因而质地相当脆，另外常常含有大量铸造气孔，整体的强度进一步下降。用铸铁来制造火炮，从材料角度而言炸膛的风险是最高的。相比之下，最可靠的材料是青铜，其性能稳定，按照合适的比例调配制造出来的青铜炮强度很好，也就是俗称的有韧性，可以承受火炮很高的膛压。一直到18世纪，最好的火炮往往都是用青铜制造的，甚至拿破仑也带着一批小金炮，也就是青铜炮。在舰船上，铁容易生锈的问题非常严重，因此青铜炮更是受到广泛欢迎。只是从性能上如此宜人的青铜炮却也有一个致命的弱点……
青铜实在是太贵啦！
买不起青铜，还有锻铁可以用，毕竟硬度、强度锻铁都比青铜更好。然而锻铁虽然材料性能没什么问题，但古代锻造技术不足，没法整体锻造出大炮需要的这种大厚度的管状体，因此想要制造大型火炮，就只能用拼接的方法——把几片长条锻铁焊接在一起变成圆筒样，再从外边加上一堆铁箍环。这样拼出来的火炮，火药燃烧的燃气很容易从拼接处露出，气密性常常出问题。而在多次发射后，火炮的拼接处和箍环也容易发生松动而炸膛，如果维护不良则更是如此，结果整体性能反而不如铸造的火炮来得稳定。因此，随着火药配方的改进、颗粒状火药的使用，火药的威力越来越大，锻铁炮长期未能成为主流，直到16世纪焊接与拼接技术有所突破后，锻铁炮才开始在小型火炮中成为主流，而普及到大型火炮上，则是19世纪后的事情了。
玛丽罗斯号上的两种大炮 近处为铸造青铜炮 远处为锻铁炮
除了制造工艺之外，火炮的发射药和炮弹也是影响火炮性能的重要环节。从前作《明代火药那些事儿》我们知道，火药的配方和火药的充分燃烧是决定火器的射程和威力的重要因素。用于发射的火药除了硝、硫黄、炭之外不能夹杂其他的成分,纯度高杂质少，这样才能保证火药的含量高，燃速快，显著提高火炮、火绳枪的射程和威力。此外，火药是否能够充分燃烧当然也是影响火器威力和射程的关键因素。
早期火炮主要发射的是箭矢或是石弹。石弹虽然发射后很容易破碎，杀伤力有限，不过在14世纪，采用石弹仍然是一个意义重大的进步，因为士兵们发现，光滑的球形炮弹比巨型箭矢更有效。早期的箭形弹最终被圆形的石弹和铅弹取代，石弹价格便宜而且容易加工成形，铅弹因为容易铸造同样受到欢迎。我国最早使用石弹，来自于元末的《保越录》中提到的“以火筒火箭石炮铁弹丸击射入城中”的记载，石弹的使用一直贯穿着整个明代，直到清代使用石弹的记载才逐渐淡出视线。至于铁弹，因为当时的铸铁质量差，并不太流行，总体来说一般小型火器多用铅弹，大型火炮则石弹为多。
由于火炮、发射药和炮弹的制造仍不成熟，早期火炮给敌军造成的实际杀伤是很有限的，更多只是以火炮发射时的巨响和烟雾给人造成的恐惧心理来打击敌方士气，不过一旦敌方对此加强针对性的训练，使士兵们习惯火炮发射的声音，那么效果就要大打折扣了。
PS：中秋佳节之际，终于有空把已经发出的老文发到吧里了，能和大家一起探讨知识是本伯爵的荣幸。
最早发明火药的中国在明代迎来了火器发展的鼎盛期，在明初，中国的铳炮等火器在世界上处于当然的一流地位。但好景不长，由于明廷的严格控制，以及和世界其他文明缺乏交流，很快明朝的火炮发展陷入了停滞，在相当长的一段时间里火炮技术没有得到多少改进。这一局面，随着西方势力进入东亚而得以改变。荷兰、葡萄牙、英国的商人、海盗们在东亚出没后，欧洲的火器也随之来到了中国。而这个时候，作为发明者的中国人惊讶的发现，相比欧洲大炮的强大威力，自己引以为豪的大炮竟是这般粗陋不堪……
明欧旗鼓相当的火炮初期时代
无论中国还是欧洲，早期的火炮都是样貌十分简陋的武器，称之为傻大黑粗也不为过，其外形犹如一个大桶或花瓶,外形如以下图片所示。
左上：洪武10年（1377）铁炮； 左下：1372明代碗口炮； 右上：14世纪花瓶炮，背景是1326年英格兰手稿上的花瓶炮画作，这是欧洲最早火炮证据； 右下：1377年德国射石炮
从外形上看早期火炮常常呈直筒形或喇叭形，乍看上去很像一个大花瓶，外形不仅粗糙丑陋，性能也相当原始。从制炮的工艺来看，当时火炮的制造方法主要分为锻造法和铸造法两类。
所谓锻造法，是先炼成可锻铁（通常是低碳钢），再把可锻铁打制成铁板焊成圆筒形或用铁板捶打结合制成的制炮方法。在欧洲，工匠们制造手炮及小型火炮时，可以直接将锻铁条卷制成炮管。而在制造稍大一些火炮时，锻铁条的大小已经不足以直接卷成整个炮管了，于是炮匠们将锻铁条卷制成内管，之后再套上一层或者数层加固铁环，接缝处用铅填满或者直接焊上，铁环冷却之后，就会紧紧缠绕着炮管。而那些发射数百斤重弹药的巨型火炮，内管则用水平的锻铁条拼接成。这个过程非常类似于箍桶匠的工作，所以至今在英语里火炮炮管和木桶都是一个单词“barrel"。
铸造法则需要先使用干燥的楠木、杉木等林木制成炮模（这一步工序很多就不赘述了），安好炮模和模心后，将生铁或铜合金放入浇注炉中，用大火将其化为铁水或铜水倒入模内，冷却后去除模心和表面的模泥，炮身也就基本成型了。采用铸造法制造大型火炮耗时很长，仅第一步制炮模就需要多达数月的时间，加上需要使用大量铁料或铜料，若是用于制造大型火炮，制造成本很是高昂。
锻造法制炮
从材料方面来说，铸铁本身是最差的，铸铁本身含碳就高，还常常含有较高的磷和硫等杂质，因而质地相当脆，另外常常含有大量铸造气孔，整体的强度进一步下降。用铸铁来制造火炮，从材料角度而言炸膛的风险是最高的。相比之下，最可靠的材料是青铜，其性能稳定，按照合适的比例调配制造出来的青铜炮强度很好，也就是俗称的有韧性，可以承受火炮很高的膛压。一直到18世纪，最好的火炮往往都是用青铜制造的，甚至拿破仑也带着一批小金炮，也就是青铜炮。在舰船上，铁容易生锈的问题非常严重，因此青铜炮更是受到广泛欢迎。只是从性能上如此宜人的青铜炮却也有一个致命的弱点……
青铜实在是太贵啦！
买不起青铜，还有锻铁可以用，毕竟硬度、强度锻铁都比青铜更好。然而锻铁虽然材料性能没什么问题，但古代锻造技术不足，没法整体锻造出大炮需要的这种大厚度的管状体，因此想要制造大型火炮，就只能用拼接的方法——把几片长条锻铁焊接在一起变成圆筒样，再从外边加上一堆铁箍环。这样拼出来的火炮，火药燃烧的燃气很容易从拼接处露出，气密性常常出问题。而在多次发射后，火炮的拼接处和箍环也容易发生松动而炸膛，如果维护不良则更是如此，结果整体性能反而不如铸造的火炮来得稳定。因此，随着火药配方的改进、颗粒状火药的使用，火药的威力越来越大，锻铁炮长期未能成为主流，直到16世纪焊接与拼接技术有所突破后，锻铁炮才开始在小型火炮中成为主流，而普及到大型火炮上，则是19世纪后的事情了。
玛丽罗斯号上的两种大炮 近处为铸造青铜炮 远处为锻铁炮
除了制造工艺之外，火炮的发射药和炮弹也是影响火炮性能的重要环节。从前作《明代火药那些事儿》我们知道，火药的配方和火药的充分燃烧是决定火器的射程和威力的重要因素。用于发射的火药除了硝、硫黄、炭之外不能夹杂其他的成分,纯度高杂质少，这样才能保证火药的含量高，燃速快，显著提高火炮、火绳枪的射程和威力。此外，火药是否能够充分燃烧当然也是影响火器威力和射程的关键因素。
早期火炮主要发射的是箭矢或是石弹。石弹虽然发射后很容易破碎，杀伤力有限，不过在14世纪，采用石弹仍然是一个意义重大的进步，因为士兵们发现，光滑的球形炮弹比巨型箭矢更有效。早期的箭形弹最终被圆形的石弹和铅弹取代，石弹价格便宜而且容易加工成形，铅弹因为容易铸造同样受到欢迎。我国最早使用石弹，来自于元末的《保越录》中提到的“以火筒火箭石炮铁弹丸击射入城中”的记载，石弹的使用一直贯穿着整个明代，直到清代使用石弹的记载才逐渐淡出视线。至于铁弹，因为当时的铸铁质量差，并不太流行，总体来说一般小型火器多用铅弹，大型火炮则石弹为多。
由于火炮、发射药和炮弹的制造仍不成熟，早期火炮给敌军造成的实际杀伤是很有限的，更多只是以火炮发射时的巨响和烟雾给人造成的恐惧心理来打击敌方士气，不过一旦敌方对此加强针对性的训练，使士兵们习惯火炮发射的声音，那么效果就要大打折扣了。
巨炮——大明缺失的一环
15世纪中叶时的欧洲人，发现了火器在攻城能力上的优越性，于是搞出各类巨型攻城炮，这种火炮主要特征是特别大的口径和相对较薄的炮壁，目的是把几百公斤的石弹射出去砸在敌人的城墙上。
铸造于1411年的Faule Mette青铜巨炮，口径670-800mm，能发射322-423公斤(710-933磅)的石弹。1717年，此炮将341公斤（752磅）的石弹射出了2442米（8012英尺）。可惜的是此炮于1787年被回炉重熔，被铸成了一堆轻型野战炮。
著名的Dulle Griet大炮，15世纪前半叶制成，重16.4吨，总长4.98米，口径640mm，炮弹重340公斤。
同样著名的Mons Meg巨炮，1449年制成，口径510mm，炮重6970公斤(15366磅),总长4.6m。
上图这些都是当年欧洲人制造出的巨无霸。这种设计或许是出于当时的火药粉粗劣，爆炸力小；或者是因为当时冶金技术的局限不能多装药，加上以往使用投石机的经验，使得炮手更喜欢使用重量大的炮弹来达到理想的效果。
巨炮们的作用主要是拿来攻城。1453年，面对君士坦丁堡可以说当时世界上最为坚固的城墙系统，奥斯曼人搬出了著名的巨无霸乌尔班巨炮，光炮弹就重达680公斤。除此之外，奥斯曼军队还带着另外十多门大型火炮，也相当骇人，其中两门火炮的炮弹分别重550公斤、360公斤，剩下的也多在90公斤到230公斤之间。在70门巨炮每天100到150发炮弹的重击下，君士坦丁堡城墙逐渐分崩离析，多处受损。虽然拜占庭人在敌人攻击的间隙抓紧修复城墙，用上了手边所能找到的一切材料，诸如石块、木材、灌木甚至泥土，但反复的残酷拉锯战让守军的兵力和士气逐渐消耗殆尽，城墙终于被轰出了数道缺口，1453年5月29日，号称永不陷落的君士坦丁堡在奥斯曼军队发起的总攻下陷落。
相对而言，明人使用如斯巨炮的景象就难得一见了，明代自产的重型火炮，其种类主要有威远炮、大将军炮、灭虏炮等等，其中规格最大的恐怕就只有大将军炮了。
正德六年(1511)青铜大铳炮，长81cm,口径22cm,重 348公斤，此炮可能与大将军炮是同类，在明初已经算是重炮了。
当然，大将军炮并非一种特定的炮式，而是明清时对大型火炮的笼统称呼。在下图右上角的那个无敌大将军明显使用的是佛郎机炮的子母铳进行装填的，而明代自产的旧式大将军炮则是前装炮，这种火炮的外形特点相信很多人一眼就看出来了，那就是加的箍比较多，这几道箍的主要作用是用来加强炮身用的，第一幅图所示的正德六年大铳炮则被认为是大将军炮的同类制品。
从史料来看，大将军炮重有五六百明斤（295公斤至354公斤）之间的，也有千斤左右的，后来用的多为缩水版，既有二百五六十明斤的（150公斤左右），也有350明斤（206.5公斤）的，其炮弹大的约重四五明斤（2.95公斤）、封口铁子7斤（4.13公斤），原版大规格的将军炮，其炮弹当更重些，鉴于明人对喷子的爱好自然小铅子也是少不了的，然而就算是千斤级别的将军炮，比起欧洲火炮来，也是小的可怜，可见在大型火炮方面是明代较为缺失的一环，我们很难看到能和欧洲大型火炮相媲美的巨无霸。
15世纪中叶时的欧洲人，发现了火器在攻城能力上的优越性，于是搞出各类巨型攻城炮，这种火炮主要特征是特别大的口径和相对较薄的炮壁，目的是把几百公斤的石弹射出去砸在敌人的城墙上。
铸造于1411年的Faule Mette青铜巨炮，口径670-800mm，能发射322-423公斤(710-933磅)的石弹。1717年，此炮将341公斤（752磅）的石弹射出了2442米（8012英尺）。可惜的是此炮于1787年被回炉重熔，被铸成了一堆轻型野战炮。
著名的Dulle Griet大炮，15世纪前半叶制成，重16.4吨，总长4.98米，口径640mm，炮弹重340公斤。
同样著名的Mons Meg巨炮，1449年制成，口径510mm，炮重6970公斤(15366磅),总长4.6m。
上图这些都是当年欧洲人制造出的巨无霸。这种设计或许是出于当时的火药粉粗劣，爆炸力小；或者是因为当时冶金技术的局限不能多装药，加上以往使用投石机的经验，使得炮手更喜欢使用重量大的炮弹来达到理想的效果。
巨炮们的作用主要是拿来攻城。1453年，面对君士坦丁堡可以说当时世界上最为坚固的城墙系统，奥斯曼人搬出了著名的巨无霸乌尔班巨炮，光炮弹就重达680公斤。除此之外，奥斯曼军队还带着另外十多门大型火炮，也相当骇人，其中两门火炮的炮弹分别重550公斤、360公斤，剩下的也多在90公斤到230公斤之间。在70门巨炮每天100到150发炮弹的重击下，君士坦丁堡城墙逐渐分崩离析，多处受损。虽然拜占庭人在敌人攻击的间隙抓紧修复城墙，用上了手边所能找到的一切材料，诸如石块、木材、灌木甚至泥土，但反复的残酷拉锯战让守军的兵力和士气逐渐消耗殆尽，城墙终于被轰出了数道缺口，1453年5月29日，号称永不陷落的君士坦丁堡在奥斯曼军队发起的总攻下陷落。
相对而言，明人使用如斯巨炮的景象就难得一见了，明代自产的重型火炮，其种类主要有威远炮、大将军炮、灭虏炮等等，其中规格最大的恐怕就只有大将军炮了。
正德六年(1511)青铜大铳炮，长81cm,口径22cm,重 348公斤，此炮可能与大将军炮是同类，在明初已经算是重炮了。
当然，大将军炮并非一种特定的炮式，而是明清时对大型火炮的笼统称呼。在下图右上角的那个无敌大将军明显使用的是佛郎机炮的子母铳进行装填的，而明代自产的旧式大将军炮则是前装炮，这种火炮的外形特点相信很多人一眼就看出来了，那就是加的箍比较多，这几道箍的主要作用是用来加强炮身用的，第一幅图所示的正德六年大铳炮则被认为是大将军炮的同类制品。
从史料来看，大将军炮重有五六百明斤（295公斤至354公斤）之间的，也有千斤左右的，后来用的多为缩水版，既有二百五六十明斤的（150公斤左右），也有350明斤（206.5公斤）的，其炮弹大的约重四五明斤（2.95公斤）、封口铁子7斤（4.13公斤），原版大规格的将军炮，其炮弹当更重些，鉴于明人对喷子的爱好自然小铅子也是少不了的，然而就算是千斤级别的将军炮，比起欧洲火炮来，也是小的可怜，可见在大型火炮方面是明代较为缺失的一环，我们很难看到能和欧洲大型火炮相媲美的巨无霸。
新时代——欧洲的高长径比火炮压倒明朝火炮
技术进步后，巨炮这类行动不便的巨无霸们很快就被更多、更轻、更灵活的火炮所取代了，欧洲用高长径比的长炮等火炮替代了过去的大口径巨炮，巨无霸虽然变小了，但与明代的火炮比起来，仍大许多，重许多。
这门葡萄牙青铜火炮铸造于16世纪，3.81米长，炮弹重达48磅（22公斤）
火炮的长径比指的是火炮身管的长度和口径的比例。16世纪时欧洲的炮匠发现，如果想让所造的火炮射程远、威力大、精度高，那么最好炮管长是炮口内径的20倍甚至20倍以上，于是从这个时代开始，火炮的形制开始根据火炮的口内径来进行设计了。
讲究这一比例，是因为如果炮管过长，反而会降低炮弹初速。火炮是靠火药燃烧释放出的高压高热气体推着炮弹加速后飞出去的。当燃气给予炮弹的推动力降低到不如炮管和空气对炮弹阻力时，炮弹还没飞出炮口，那么摩擦力和空气阻力就反而会降低炮弹出膛的速度，炮弹也就打不远了；反之如果炮管太短，燃气还没对炮弹充分加速，炮弹就已射出去了，这样自然也会影响射程和威力。
再则，火药爆炸时产生的高温高压气体除了会加速炮弹，自然也会给炮壁增加强大的压力。为此需要使炮管具有一定的厚度来抵御压力。但炮管内的压力并非一成不变，越靠近火药爆炸的中心，压力也就越高，越远的地方也就越低。因此在设计中，沿着炮管前后比例逐渐减少炮管的厚度，这样就能有效的降低火炮重量，同时这种前轻后重的炮式也更加有利于火炮机动性能。
按照这种长径比原则，欧洲人制造出了大型长炮（grand culverin）、长炮（culverin）、半长炮(demiculverin)、隼炮(saker)等炮种，用以远距离攻击，长炮的管壁厚，炮管长，装药多，因此射程很远。
16世纪初医院骑士团制造的大型长炮
制造于16世纪中期的葡萄牙38磅长炮，口径17.4CM，炮长468CM
除了长炮之外，最可怕的怪物当属蛇怪炮（basilisk），蛇怪炮由青铜铸造，其管壁厚可以达到口径的四倍，长度可达30倍径，因此非常沉重。由于过于笨重，它很少被欧洲人使用，但参考印度和奥斯曼帝国的同类制品就可以知道这些怪物是多么可怕了。
在更有效的长径比和其他技术支持下。更轻，但威力更大的蛇怪炮、大型长炮等替代了巨炮，成为了新的城墙破坏利器。1565年，苏莱曼大帝命令奥斯曼军队大举进攻医院骑士团驻守的马耳他岛，由200艘船、四万名士兵组成的大军浩浩荡荡向马耳他岛杀来，为了对付马耳他岛上的大小要塞们，土耳其人运来了多门巨无霸，包括10门80磅炮，2门60磅炮和1门160磅蛇怪炮。奥斯曼军队的兵峰首先指向了圣埃尔莫城堡，以便控制港口为奥斯曼的船只提供庇护。圣埃尔莫城堡原有一座旧式堡垒，为了抵御奥斯曼人，在敌人到来前的几个月，医院骑士团雇佣了著名的意大利工程师在旧堡基础上改建了一座小型棱堡。
圣埃尔莫城堡
奥斯曼军队到来后很快就在圣埃尔莫城侧面的山顶上构筑炮台，布置了24门火炮从5月28日开始猛轰圣埃尔莫城。炮击第一天，就给城堡的外墙带来了相当的破坏，幸而城内守军早已储备了大量泥土砖石，甚至用上了树木等来尽力修补坍塌的城墙，没有让奥斯曼人顺利打破防御。6月2日，奥斯曼军中久负盛名的攻城专家——老海盗图古特来到马耳他岛，这位攻城专家很快调整了奥斯曼炮兵的部署，从三面对圣埃尔莫城进行猛烈炮击，力图迅速拿下圣埃尔莫城。
在炮击的同时土耳其人也在尝试自己最拿手的坑道爆破攻城法，然而圣埃尔莫城是个山城，堡垒建在坚固的礁岩石上，无法通过挖坑道埋火药的方式来炸塌城墙。最拿手的办法用不了，要破此城除了炮击轰塌城墙之外别无他法。在接下来的日子里，土耳其人一边加强轰击力度，一边以切尼耶里禁卫军发起猛攻，双方进行了十多天的反复拉锯战，圣埃尔莫城不断被炸出缺口，守军一面顽强抵抗，一边发疯般地修复城墙。但随着援兵和补给的断绝，十几日后守军已经无法再收集泥土修补缺口，只能用毛毯和船帆作为用来堵口的替代品。当最后可以填补城墙的材料和火药都耗尽后，6月23日，圣埃尔莫堡终于沦陷在土耳其的大炮之下。
圣埃尔莫堡今景，图中星堡部分即为当时所建，堡垒内地面高出外围许多，是因为利用自然礁石，实际构筑成了山城
而大明火炮的表现呢？明朝的大将军炮实物存世数量不多，能够拿来比较的只有寥寥数门而已，其中之一是万历"仁字伍号大将军铁炮"，此炮长145CM，口径为10.5CM，那么此炮的长径比为13.8：1，其二是万历援朝战争时日本人缴获的一门铁质大将军炮“天字壹佰叁拾伍号大将军”，该炮口径为11.3CM，火炮全长143CM，长径比为12.65：1，可见这两门将军炮的长径比都是没有达到20倍以上的要求的，显然其射程和威力自然会受到一定影响。
大小上明朝自己的大炮们远远比不过西方巨炮，又没有新的长径比等技术，很自然，明代火炮的攻坚能力在面对质量稍好些的石垣城时就非常让人唏嘘了。1597年12月，明军44800人、朝鲜军12000人组成的联军在庆州集结准备进攻蔚山，为此明军还准备了多达1244门大将军炮。
万历"仁字伍号大将军铁炮"铸造于公元1592年，长1.45米，口径105毫米
日军知道明军会杀来，但朝鲜承平日久武备废弛，当地没有什么现成的坚堡可供依靠，是以日军只能急急忙忙建造城防。蔚山以东1公里外有一座小山，名为岛山，日军在岛山上加班加点施工，在明军到来前筑成了四道防线，最外层的是土墙，土墙内则有三道以石头砌成的石墙。不过令日军郁闷的是，即使日军早有预料，从10月中下旬就开始修筑，到明军抵达也仅有一个多月，虽然日赶夜赶，但直到明朝联军杀到岛山城下时，岛山城也还没完工。
好在利用岛山山地逐渐拔高的地势，日军可以让城墙下层实际成为实心的高台，防御力大增。这一点正和马耳他的圣埃尔莫要塞相同，圣埃尔莫同样是把堡垒建筑在海边高企的礁石基础上，利用礁石构筑了实心高台。只是相比马耳他岛的要塞，日本人没有原本的要塞可以利用，临时修筑的时间也比医院骑士团少的多，更没有意大利的筑城工程师来指导日本人修建能更加发挥己方火力的棱堡。
蔚山倭城同圣埃尔莫城的原理类似，都是利用天然地势制造实际上的实心高台成为城墙
联军来到后，土墙这第一道防线太过简陋很快就被明军攻破，而后面的石垣就难攻多了，据朝鲜宰相柳成龙所述：“城甚坚险，大炮不能撞破，贼从城上多放鸟铳，天兵我军多有伤损”。虽然明军携带了在古代勘称海量的大将军炮，但竟完全奈何岛山石城不得！
到了第二年正月三日，日军援兵到来，原本包围日军的明军反而陷入困境，结果主将杨镐竟连明军撤退的安排都没做好就跑路了。据《明神宗实录》记载他“仓皇夜遁，倭袭两协，弃辎重无算”……日军趁着明军撤退时的一片混乱，原本被围在城内的加藤清正率军从城中杀出与来援日军合兵一道追杀明军，直杀出30里才收兵，明军 “死者无数，或云三千，或云四千。其中卢参将一军，则已在后几近覆没云。而军中讳言，时未知其数也。”
蔚山之战明军上千大将军炮，却打不烂日军在一个多月间匆匆修建的石墙，奥斯曼几十门大炮，还在守军有火炮反击的情况下，依然将同样修建在岩石基础上且更为坚固的圣埃尔莫棱堡打破，明朝火炮之不给力简直让人辛酸，倘若红夷炮提前三十年输入大明，只怕加藤清正的脑袋早就搬家啦。
技术进步后，巨炮这类行动不便的巨无霸们很快就被更多、更轻、更灵活的火炮所取代了，欧洲用高长径比的长炮等火炮替代了过去的大口径巨炮，巨无霸虽然变小了，但与明代的火炮比起来，仍大许多，重许多。
这门葡萄牙青铜火炮铸造于16世纪，3.81米长，炮弹重达48磅（22公斤）
火炮的长径比指的是火炮身管的长度和口径的比例。16世纪时欧洲的炮匠发现，如果想让所造的火炮射程远、威力大、精度高，那么最好炮管长是炮口内径的20倍甚至20倍以上，于是从这个时代开始，火炮的形制开始根据火炮的口内径来进行设计了。
讲究这一比例，是因为如果炮管过长，反而会降低炮弹初速。火炮是靠火药燃烧释放出的高压高热气体推着炮弹加速后飞出去的。当燃气给予炮弹的推动力降低到不如炮管和空气对炮弹阻力时，炮弹还没飞出炮口，那么摩擦力和空气阻力就反而会降低炮弹出膛的速度，炮弹也就打不远了；反之如果炮管太短，燃气还没对炮弹充分加速，炮弹就已射出去了，这样自然也会影响射程和威力。
再则，火药爆炸时产生的高温高压气体除了会加速炮弹，自然也会给炮壁增加强大的压力。为此需要使炮管具有一定的厚度来抵御压力。但炮管内的压力并非一成不变，越靠近火药爆炸的中心，压力也就越高，越远的地方也就越低。因此在设计中，沿着炮管前后比例逐渐减少炮管的厚度，这样就能有效的降低火炮重量，同时这种前轻后重的炮式也更加有利于火炮机动性能。
按照这种长径比原则，欧洲人制造出了大型长炮（grand culverin）、长炮（culverin）、半长炮(demiculverin)、隼炮(saker)等炮种，用以远距离攻击，长炮的管壁厚，炮管长，装药多，因此射程很远。
16世纪初医院骑士团制造的大型长炮
制造于16世纪中期的葡萄牙38磅长炮，口径17.4CM，炮长468CM
除了长炮之外，最可怕的怪物当属蛇怪炮（basilisk），蛇怪炮由青铜铸造，其管壁厚可以达到口径的四倍，长度可达30倍径，因此非常沉重。由于过于笨重，它很少被欧洲人使用，但参考印度和奥斯曼帝国的同类制品就可以知道这些怪物是多么可怕了。
在更有效的长径比和其他技术支持下。更轻，但威力更大的蛇怪炮、大型长炮等替代了巨炮，成为了新的城墙破坏利器。1565年，苏莱曼大帝命令奥斯曼军队大举进攻医院骑士团驻守的马耳他岛，由200艘船、四万名士兵组成的大军浩浩荡荡向马耳他岛杀来，为了对付马耳他岛上的大小要塞们，土耳其人运来了多门巨无霸，包括10门80磅炮，2门60磅炮和1门160磅蛇怪炮。奥斯曼军队的兵峰首先指向了圣埃尔莫城堡，以便控制港口为奥斯曼的船只提供庇护。圣埃尔莫城堡原有一座旧式堡垒，为了抵御奥斯曼人，在敌人到来前的几个月，医院骑士团雇佣了著名的意大利工程师在旧堡基础上改建了一座小型棱堡。
圣埃尔莫城堡
奥斯曼军队到来后很快就在圣埃尔莫城侧面的山顶上构筑炮台，布置了24门火炮从5月28日开始猛轰圣埃尔莫城。炮击第一天，就给城堡的外墙带来了相当的破坏，幸而城内守军早已储备了大量泥土砖石，甚至用上了树木等来尽力修补坍塌的城墙，没有让奥斯曼人顺利打破防御。6月2日，奥斯曼军中久负盛名的攻城专家——老海盗图古特来到马耳他岛，这位攻城专家很快调整了奥斯曼炮兵的部署，从三面对圣埃尔莫城进行猛烈炮击，力图迅速拿下圣埃尔莫城。
在炮击的同时土耳其人也在尝试自己最拿手的坑道爆破攻城法，然而圣埃尔莫城是个山城，堡垒建在坚固的礁岩石上，无法通过挖坑道埋火药的方式来炸塌城墙。最拿手的办法用不了，要破此城除了炮击轰塌城墙之外别无他法。在接下来的日子里，土耳其人一边加强轰击力度，一边以切尼耶里禁卫军发起猛攻，双方进行了十多天的反复拉锯战，圣埃尔莫城不断被炸出缺口，守军一面顽强抵抗，一边发疯般地修复城墙。但随着援兵和补给的断绝，十几日后守军已经无法再收集泥土修补缺口，只能用毛毯和船帆作为用来堵口的替代品。当最后可以填补城墙的材料和火药都耗尽后，6月23日，圣埃尔莫堡终于沦陷在土耳其的大炮之下。
圣埃尔莫堡今景，图中星堡部分即为当时所建，堡垒内地面高出外围许多，是因为利用自然礁石，实际构筑成了山城
而大明火炮的表现呢？明朝的大将军炮实物存世数量不多，能够拿来比较的只有寥寥数门而已，其中之一是万历"仁字伍号大将军铁炮"，此炮长145CM，口径为10.5CM，那么此炮的长径比为13.8：1，其二是万历援朝战争时日本人缴获的一门铁质大将军炮“天字壹佰叁拾伍号大将军”，该炮口径为11.3CM，火炮全长143CM，长径比为12.65：1，可见这两门将军炮的长径比都是没有达到20倍以上的要求的，显然其射程和威力自然会受到一定影响。
大小上明朝自己的大炮们远远比不过西方巨炮，又没有新的长径比等技术，很自然，明代火炮的攻坚能力在面对质量稍好些的石垣城时就非常让人唏嘘了。1597年12月，明军44800人、朝鲜军12000人组成的联军在庆州集结准备进攻蔚山，为此明军还准备了多达1244门大将军炮。
万历"仁字伍号大将军铁炮"铸造于公元1592年，长1.45米，口径105毫米
日军知道明军会杀来，但朝鲜承平日久武备废弛，当地没有什么现成的坚堡可供依靠，是以日军只能急急忙忙建造城防。蔚山以东1公里外有一座小山，名为岛山，日军在岛山上加班加点施工，在明军到来前筑成了四道防线，最外层的是土墙，土墙内则有三道以石头砌成的石墙。不过令日军郁闷的是，即使日军早有预料，从10月中下旬就开始修筑，到明军抵达也仅有一个多月，虽然日赶夜赶，但直到明朝联军杀到岛山城下时，岛山城也还没完工。
好在利用岛山山地逐渐拔高的地势，日军可以让城墙下层实际成为实心的高台，防御力大增。这一点正和马耳他的圣埃尔莫要塞相同，圣埃尔莫同样是把堡垒建筑在海边高企的礁石基础上，利用礁石构筑了实心高台。只是相比马耳他岛的要塞，日本人没有原本的要塞可以利用，临时修筑的时间也比医院骑士团少的多，更没有意大利的筑城工程师来指导日本人修建能更加发挥己方火力的棱堡。
蔚山倭城同圣埃尔莫城的原理类似，都是利用天然地势制造实际上的实心高台成为城墙
联军来到后，土墙这第一道防线太过简陋很快就被明军攻破，而后面的石垣就难攻多了，据朝鲜宰相柳成龙所述：“城甚坚险，大炮不能撞破，贼从城上多放鸟铳，天兵我军多有伤损”。虽然明军携带了在古代勘称海量的大将军炮，但竟完全奈何岛山石城不得！
到了第二年正月三日，日军援兵到来，原本包围日军的明军反而陷入困境，结果主将杨镐竟连明军撤退的安排都没做好就跑路了。据《明神宗实录》记载他“仓皇夜遁，倭袭两协，弃辎重无算”……日军趁着明军撤退时的一片混乱，原本被围在城内的加藤清正率军从城中杀出与来援日军合兵一道追杀明军，直杀出30里才收兵，明军 “死者无数，或云三千，或云四千。其中卢参将一军，则已在后几近覆没云。而军中讳言，时未知其数也。”
蔚山之战明军上千大将军炮，却打不烂日军在一个多月间匆匆修建的石墙，奥斯曼几十门大炮，还在守军有火炮反击的情况下，依然将同样修建在岩石基础上且更为坚固的圣埃尔莫棱堡打破，明朝火炮之不给力简直让人辛酸，倘若红夷炮提前三十年输入大明，只怕加藤清正的脑袋早就搬家啦。
小炮重弹——并不强大的无奈之举
不过，蹊跷的是，欧洲火炮中一些小鹰炮（falconet），重500磅，也就是226.8公斤，其炮弹只有1磅（约0.45公斤）重，而明代的大将军炮中也有与小鹰炮重量相当的类型，却能发射重达2.95公斤的大铅弹！看起来似乎同样重量下，明朝的大将军炮比小鹰炮厉害的多了！不少粉丝也这么想——小炮打重弹，还不牛逼吗？
真是如此么？
其实看看早期欧洲火炮，我们也能发现类似现象。许多射石炮发射的弹丸甚至可以重达火炮自身的1/15以上，比起大将军炮弹/炮重量比1：100的水平要高到不知道哪里去了。但显然，没人会认为这是因为欧洲早期火炮太过牛逼，比几百年后的欧洲炮还先进。
说白了，这些明代的火炮和欧洲早期火炮长径比小，且那时期火药质量低劣，因此短身管的火炮在无法提高炮弹速度的情况下，只好依靠提升炮弹重量来增加威力。而且不仅火药质量有差距，本身发射药就装的比欧洲高长径比火炮要少的多，以发射封口铁子七斤的将军炮为例，换算成英制约9磅，使用的发射火药约38两，按公制换算一下也就是1.36公斤左右。而欧洲发射8磅炮弹的英国半长炮（demiculverin），炮弹比明代这将军炮还轻一点，其发射药却有6磅重，约2.72公斤！发射同样的炮弹，用的火药量却足足比明朝高了一倍！
可想而知，在同等炮弹磅数的情况下，欧洲的火炮不仅炮身较长，发射药的用量也较多，那么射程与威力自然是超过我大明“神器”的。
1480年的青铜射石炮，自重3325公斤，石弹却重达260公斤，弹/炮重量比高达7.8%
再一点，想必对明代火炮稍有了解的人都知道，大明不管什么类型的火炮都喜欢当做大喷子用，也就是发射散弹。如果打的不是实心弹，多装铅子和散子，自然重量就容易上去了，比如前面提到的将军炮，射出去的就不是整体的实心炮弹，而是7斤散子，也就是散弹。
大明为何喜欢拿火炮当大喷子用呢？其实明人在兵书里说的很明白，《火攻掣要》书序中就提说明代的火器“铸造无法……此皆身短，受药不多，放弹不远……铳膛外宽内窄，不圆不净，兼以弹不合口，发弹不迅不直，且无猛力。头重无耳，则转动不活，尾薄体轻，装药太紧，即颠倒炸裂”，而西洋火器则“制亦长短中矩，厚薄适宜，其用能命中致远，坚利猛烈，更以造铸有传，药弹兼精。”
翻译过来就是说，明代的火器做工太差，这样粗制滥造的玩意装药量低，所发射的炮弹不仅射程不远，炮膛内尺寸不均匀还不平整，用不了合口径的炮弹，因此威力也差而且打出去弹道也不直，准确度糟糕。另外火炮“尾薄体轻”，要是装药太紧还有炸膛的风险……这一堆缺点放那，放炮的可就给坑苦了！而打散弹，不需要装药太多，散弹缝隙间还会泄露燃气，也不像整体弹那样紧闭，这样火药爆炸时产生的膛压就小，对火炮自身和放炮的人来说都安全的多了，所以明人选择了多打散弹，也算是现实的明智之举吧。
明初，中国的火炮从各种角度来看都与欧洲水平相当，但到了15世纪时，欧洲人的巨炮虽则用处并不很突出，但巨大的体量已经显示出在铸炮技术上比明朝更加先进。到了16世纪，欧洲大炮从巨炮过度到高长径比的长炮、蛇炮时代，明朝就不仅仅是在铸造技术上，甚至在制炮理论上都已经落后于欧洲了。而在这之后，欧洲的火炮将随着洋人一起来到东亚，为停滞的明朝火器发展注入动力，但这并不代表明朝能够奋起追上西方，事实上，欧洲文艺复兴几百年的积累开花结果，将在火炮这一战争重器上把东方越甩越远。敬请关注下一文，引进时代的明欧火炮对比。
不过，蹊跷的是，欧洲火炮中一些小鹰炮（falconet），重500磅，也就是226.8公斤，其炮弹只有1磅（约0.45公斤）重，而明代的大将军炮中也有与小鹰炮重量相当的类型，却能发射重达2.95公斤的大铅弹！看起来似乎同样重量下，明朝的大将军炮比小鹰炮厉害的多了！不少粉丝也这么想——小炮打重弹，还不牛逼吗？
真是如此么？
其实看看早期欧洲火炮，我们也能发现类似现象。许多射石炮发射的弹丸甚至可以重达火炮自身的1/15以上，比起大将军炮弹/炮重量比1：100的水平要高到不知道哪里去了。但显然，没人会认为这是因为欧洲早期火炮太过牛逼，比几百年后的欧洲炮还先进。
说白了，这些明代的火炮和欧洲早期火炮长径比小，且那时期火药质量低劣，因此短身管的火炮在无法提高炮弹速度的情况下，只好依靠提升炮弹重量来增加威力。而且不仅火药质量有差距，本身发射药就装的比欧洲高长径比火炮要少的多，以发射封口铁子七斤的将军炮为例，换算成英制约9磅，使用的发射火药约38两，按公制换算一下也就是1.36公斤左右。而欧洲发射8磅炮弹的英国半长炮（demiculverin），炮弹比明代这将军炮还轻一点，其发射药却有6磅重，约2.72公斤！发射同样的炮弹，用的火药量却足足比明朝高了一倍！
可想而知，在同等炮弹磅数的情况下，欧洲的火炮不仅炮身较长，发射药的用量也较多，那么射程与威力自然是超过我大明“神器”的。
1480年的青铜射石炮，自重3325公斤，石弹却重达260公斤，弹/炮重量比高达7.8%
再一点，想必对明代火炮稍有了解的人都知道，大明不管什么类型的火炮都喜欢当做大喷子用，也就是发射散弹。如果打的不是实心弹，多装铅子和散子，自然重量就容易上去了，比如前面提到的将军炮，射出去的就不是整体的实心炮弹，而是7斤散子，也就是散弹。
大明为何喜欢拿火炮当大喷子用呢？其实明人在兵书里说的很明白，《火攻掣要》书序中就提说明代的火器“铸造无法……此皆身短，受药不多，放弹不远……铳膛外宽内窄，不圆不净，兼以弹不合口，发弹不迅不直，且无猛力。头重无耳，则转动不活，尾薄体轻，装药太紧，即颠倒炸裂”，而西洋火器则“制亦长短中矩，厚薄适宜，其用能命中致远，坚利猛烈，更以造铸有传，药弹兼精。”
翻译过来就是说，明代的火器做工太差，这样粗制滥造的玩意装药量低，所发射的炮弹不仅射程不远，炮膛内尺寸不均匀还不平整，用不了合口径的炮弹，因此威力也差而且打出去弹道也不直，准确度糟糕。另外火炮“尾薄体轻”，要是装药太紧还有炸膛的风险……这一堆缺点放那，放炮的可就给坑苦了！而打散弹，不需要装药太多，散弹缝隙间还会泄露燃气，也不像整体弹那样紧闭，这样火药爆炸时产生的膛压就小，对火炮自身和放炮的人来说都安全的多了，所以明人选择了多打散弹，也算是现实的明智之举吧。
明初，中国的火炮从各种角度来看都与欧洲水平相当，但到了15世纪时，欧洲人的巨炮虽则用处并不很突出，但巨大的体量已经显示出在铸炮技术上比明朝更加先进。到了16世纪，欧洲大炮从巨炮过度到高长径比的长炮、蛇炮时代，明朝就不仅仅是在铸造技术上，甚至在制炮理论上都已经落后于欧洲了。而在这之后，欧洲的火炮将随着洋人一起来到东亚，为停滞的明朝火器发展注入动力，但这并不代表明朝能够奋起追上西方，事实上，欧洲文艺复兴几百年的积累开花结果，将在火炮这一战争重器上把东方越甩越远。敬请关注下一文，引进时代的明欧火炮对比。