由明朝改进欧洲原型的红夷大炮

红夷大炮原型是欧洲在16世纪中后期发明的一种用于战舰的长身管、纺锤形结构的前膛加农炮，在明朝后期传入中国，被中国人称为红夷大炮，所谓“红夷”者是身长红毛的荷兰人与葡萄牙人也。红夷大炮可分为两种形式相同的款式，分别是来自英国、葡萄牙的英制红夷大炮和来自西班牙、荷兰的西制红夷大炮，最早的西制红夷大炮是由万历间年的福建地方所尝试仿制，而英制红夷大炮最早在天启年间的闽南工匠所仿制。徐光启从葡萄牙人手中所购买的第一批红夷大炮为英国沉船上的舰炮，用于宁远城与北京城，型制接近英制加农长炮。明末引入的红夷大炮应该有四个来源，即英国、荷兰、西班牙、葡萄牙。第一批是红夷大炮来自明朝福建渔民在中国海域沉没的英国军舰里打捞的滑膛加农炮，以徐光启为首的西法党购买这批火炮，其形制接近英制长炮中的寇菲林炮。明末引入的西方火炮显然不光是英制的铸铁长炮，事实上因为英国与明朝接触甚少明朝所自行仿制的红夷火炮与英国反而没有多大关系。天启年间广东沿海开始装备“红毛番大炮”和“东南夷大炮”这两种来自荷兰和西班牙的西制火炮，与同时期英制与西制的纺锤型火炮对比并没有本质上的差距。“红毛番”即指荷兰，东南夷则指吕宋，吕宋即菲律宾，菲律宾在当时已经沦为西班牙的殖民地。壬辰刑部尚书黄克瓒是第一个尝试仿制西制红夷大炮的官员，他在天启元年前铸成二十八尊铜制的西制火炮。黄克瓒是万历八年进士，曾任刑部尚书、工部尚书，两度出任兵部尚书，对中国的火炮历史有着不菲的贡献。他通过寻找在民间的会铸造吕宋炮的工匠（西班牙占领菲律宾后在马尼拉铸炮雇佣很多华人工匠）仿制很多西式火炮，并带到京师。

1623年10月一支荷兰武装商队（地理大发现时期武装商船、私掠船等与正规海军舰队的军舰和武器并无差异）闯入厦门、金门一带，数艘军舰被明军当作海盗击沉，明朝官员派人打捞沉船后获得数十门铜制火炮。早在万历年间一些福建官员就曾向荷兰商人索要金银和火炮以换取他们在中国海域进行贸易的权利，由此可证明朝所仿制的红夷大炮的主要来源也并非来自英国。对于西制红夷大炮（吕宋炮）的仿制则有更早的历史，相传隆庆、万历年的海盗集团头目潮州饶平人林凤购买西制红夷大炮并对其仿制，而根据地方县志等史料记载早在1603年福建就已经尝试铸造一批三千斤的吕宋铜炮，在这之后黄克缵雇佣这些工匠进京铸炮。17世纪初明军和后金的战事正酣，批率先学习西方先进科技的中国知识分子（如徐光启等）将扭转战局的目光投向西洋枪炮，1619年明将杨镐四路丧师，成就努尔哈赤军事天才的顶峰辉煌。同时这件事也让在通州练兵的徐光启重提引入西洋枪炮的动议，他委托一些朋友从澳门购买新式火炮，并配备四位炮手，准备一同送往北京。但在广州地方官员拦阻炮手入境，只有大炮被一路送到北方的边境线上。

17世纪中期明朝因长时间的战争、内部腐败和工匠缺失而急需大量的优质火炮，因此以增长葡萄牙夷目（明朝对葡萄牙人聚集地的称呼）本为每年五百两白银的租金来威胁澳门的葡萄牙人来长期进行对火炮的代工，并派出官员进行监造。澳门有当时远东最好的炮厂——卜加劳铸炮厂，葡萄牙人与明朝交易的火炮大部分来自这个炮厂。1626年红夷大炮在宁远之战中发挥极大威力，后金的攻城行动在明军猛烈炮火的攻击下八旗官兵血肉横飞、尸积如山，是努尔哈赤成军以来的首次挫败。1627年在宁锦之战中红夷大炮再次发挥巨大威力，明军大胜清军。认识到西洋火器威力的明朝第一次向澳门派出钦差，并要求当地提供大炮和火炮技师，由于双方之间存在的隔膜和猜疑澳门出发的洋人总是要经过很麻烦的手续才能到达北方。尽管如此到了1630年一支由100名葡萄牙人和200名葡萄牙籍澳门人组成的炮队还是来到北京的涿州，此时清军刚刚攻占了良乡，但得知这支精锐火力部队的到来遂闻风而去。此时西洋炮队开始进入内地，作为一个军事组织在中国出现，把西洋火器的输入推向高潮。这支小小的炮队后来转入登莱巡抚孙元化的麾下，孙元化借他们的帮助始在山东登州等地铸炮，登州也因此成为中国早期火器史上的一个重要地点。随着日后清政府对外交往的逐渐收紧西洋火器就不再输入，因此到了两个多世纪以后装备着升级版的“红夷大炮”和“佛郎机铳”欧陆军队再一次在中国的沿海登陆时中国的军队火力却比他们的前辈们还远远不如了。

1631年正月后金在沈阳利用俘虏过来的工匠刘汉成功仿制西洋大炮，定名为“天佑助威大将军”，他们以复杂的退火、淬火程序处理火炮的不同部位。由于夷字犯上满洲人的忌讳，红夷大炮便更名为“红衣大炮”。皇太极在八旗军为炮兵设置新营“重军”，清军开始在战争中大规模使用炮兵，这时八旗部队已经拥有30余门红衣大炮，同时装备较多的三眼枪、鸟枪和佛郎机铳。1639年清军拥有六十门自制的红衣大炮，在松锦之战发挥极大战力，连破明军据守的塔山、杏山二城。1645年12月清军在入关战争中出击潼关，李自成的大顺军列阵迎战，清军因大炮尚未到达坚守不战，次年正月清军又以红衣大炮重创李自成的大顺军，李自成流窜至湖北通山县被害。1645年4月24日清军调集红衣大炮轰击扬州城，史可法血书告急，南明政权却置若罔闻。次日扬州城破，史可法壮烈成仁。1669年清朝任用比利时人南怀仁设计多种大炮，有三种型号：轻型大炮“神威将军”型，中型大炮“神功将军”型，重型大炮“武成永固大将军”型。

1840年第一次鸦片战争时期清朝虎门要塞的大炮虽重达八千斤，射程却不及英军舰炮。第二次鸦片战争后清政府在江阴要塞装备万斤铁炮“耀威大将军”。这些炮看似威武，射程和威力依然不及英军的阿姆斯特朗炮，加之多年武备废弛造成清军与英军对抗时吃亏不小。十九世纪中叶是西方武器大换代的时期，火炮技术大大改进。工业革命开始西方使用动力机床制造武器，可以对火炮内膛进行精密加工，能生产更标准化、精密化的各种配件、炮弹生产，黑火药加工工艺水平也大幅度提高。火炮射击的理论与战术在拿破仑的实践中得到新的发展，让当时火炮的威力、射程和射速成倍增长。反观清朝的火炮仍然使用最传统的手工铸炮工艺，因为管理和工艺等等原因使当时清朝自产大炮的炮身有大量沙眼且炸膛频频，内膛的加工也十分粗糙，缺少科学知识的兵勇在操炮技术比不上英军。红夷大炮在19世纪早已风光不再、老态龙钟，无法抵御西方列强的入侵。

在动辄重数千斤的红夷大炮面前明朝前期的火炮更偏向于枪炮不分时的火器款式，明朝前期的自制大口径火铳在基本原理上与这些红夷大炮是完全相同的，皆为前装滑膛火门点火式。明朝前期火炮多用铜铸造，中后期出现锻造铁炮与铜铁复合型火炮，虽然制作技术先进、综合工业发达但是款式却相较落后，大部分款式的内膛呈喇叭型。炮管单薄，炮管长度与口径不匹配，这是早期火器的通病，外型基本上宋朝“突火枪”和元朝“碗口铳”相同。明中期引进的弗朗机炮是一种追求射速的小口径近战火炮，子铳的设计大幅度提高射速，口径在明朝的仿制下被大幅度增加，但闭气极差的问题让弗朗机对于重目标和远程目标缺乏威胁能力。这些火炮与红夷大炮相比火药填装量少，炮体气体密封差，加速距离短，因此射程太近威力太小。后来明朝加大口径和炮管长度，使其更像是火炮的样子，但款式上依旧偏向于枪炮不分时的款式。

红夷大炮主要是铜、铁两种材质，以铜为材质优点是不易炸膛、不容易出现气孔、寿命比较长，缺点是是费用太高与重量过重（铜是铸币金属，中国总体而言属于缺铜国家），因此有相当大比例的火炮采用铁铸。除此之外明朝还将钢铁铸造火炮技术反向输出至葡萄牙、西班牙等欧洲国家（当时只有英国和瑞典等极少数欧洲国家初步掌握铸铁工艺与铁炮技术），明朝还创造性的发明铁芯铜体的设计，这种铜铁复合金属铸炮技术在降低成本的同时也保持相当高的技术指标。红夷大炮经中国人仿制后种类多达百种，其技术特征是弹药较重，可达数公斤乃至数十公斤不等。弹丸是以石、铁、铅等材料制成的球形实心弹为主，在野战或水战时可以发射空心爆炸弹，也可发射链弹、霰弹等弹药。形制及使用方法多种多样，但都是以炮弹直接撞击目标的物理破坏为目的。红夷大炮倍径大、膛压高，因此无法发射开花弹，也不能发射榴霰弹。当时的开花弹都是由口大身短的臼炮发射的，经后来改良后红夷大炮也可以发射开花弹和爆炸弹。 红夷大炮的炮管长度为2一3米，呈前细后粗型，口径大多在100毫米以上，倍径（指火门至炮口之距离与内径的比例）之比多在20一40之间。其铸造工艺比较复杂，采用整体泥模铸法。如果有科学的工序和法式要求，并有新型设备、仪器等辅助设施的配合，可以让各部比例合适，那么炸膛的几率会很低，所铸之炮的质量可以大大提高。作为陆用长炮使用的红夷大炮属于偏重型的火炮，有青铜、生铁和铁芯铜体三种材质，自重数百斤至数万斤不等。红夷大炮在中国的发展顶峰是在清朝康熙时期，此时所造的905门火炮中重量在250公斤以上者有201门，其余均为250公斤以下的轻炮。红夷弹药施放程序化、炮表化，此外其尾部较厚且有尾珠，在炮身的重心处两侧有圆柱型的炮耳，火炮以此为轴调整射角，配合火药量改变射程。炮身上装有准星、照门，依照抛物线来计算弹道，精度比较高。红夷炮由车运载，需要大量牲口拖运。

红夷大炮在设计上有明显优点，它的炮管长、管壁厚，而且是从炮口到炮尾逐渐加粗，符合火药燃烧时膛压由高到低的原理。在炮身的重心处两侧有圆柱型的炮耳，火炮可以以此为轴调节仰角，配合火药用量改变射程。设有准星和照门，依照抛物线来计算弹道，精度比较高。多数的红夷大炮长3米左右，口径为100-130毫米，重量在1吨以上。红夷大炮最突出的优点是射程，对重型火炮而言射程是衡量其性能的重要环节，即使是现在也不例外。依据当时西方同类型炮数据宁远之战所用的红夷大炮有效射程（仰角不超过5度的直射）为500米以上，最大射程不到1.5公里，后又不断改进使有效射程达到1500米，最大射程到2.5公里。

红夷大炮铸造精良、威力不凡，从红夷炮铸造所遵循的模数、施放时的炮表化、辅助设施的配备、炮弹的多样化、射程的远近不等、弹丸的重量来看其威力着实惊人。但它的局限性也不小，因为过于笨重且没有合适的陆用炮车导致机动性极差，长于攻城，拙于野战。装填发射的速率不高，炮体笨重，无法迅速转移阵地，故在野战时多只能在开战之先就定点轰击，当对方情势发生逆转则往往无法机动反应。红夷大炮是种架退式前装滑膛火炮在每发射一次时都会严重偏离原有射击战位，按照正常的操作程序需要经历复位、再装填、再次设定方向角和仰角的步骤。红夷射速比较慢，因为发射一次以后首先要把火炮复位，然后必须用带钩的刷子先把没有燃烧完全的碎布等东西钩出来，再用沾水的毛刷伸进炮膛清洗并熄灭火星，接着用干布包裹的炮杆伸入炮膛去擦干，这才能再填入火药、放入炮弹，有时候还需要塞一些东西固定，最后用烧红的铁钎插入火门点放，这些动作非常烦琐，还不包括修正炮位。 这是那个时期前装火炮的通病，能两分钟一发就已不错了。