道光二十八年的铁心铜体炮
位于英国伦敦效区伍利奇的皇家火炮博物馆，收藏有超过七百五十门各式各样的火炮，最早起自1338年。此地的收藏见证了大英帝国过去数百年的扩张史，它不仅有英国军队历来所使用的一些重要炮种，更有许多英军自世界各地虏获的战利品。
其中编号为#2/244之中国榴弹炮（howitzer），因其特殊的铜镶铁心结构，于1867年被英人纵剖成一半，以研究其内部构造，另半边现已下落不明。炮之内径为23.4厘米，炮口处的铁心厚2.8厘米，铜壁厚7.5厘米，炮管的后端有圆柱形药膛，长71厘米，直径为11.4厘米（见图表13.20）。[104]仅存的半边管壁上阴刻有直隶总督讷尔经额等二十几位督造官员以及匠人吴英俊之名，但未见炮名和铸造年月，或恰在已佚失的另半边炮管上。然而，我们仍可从各官之任职年限，概略判断此炮的铸造时间。
图表13.20：英国皇家火炮博物馆藏#2/244铁心铜体残炮及其上之铭文
查道光二十年八月，大学士仍署直隶总督的琦善，奉派为钦差大臣，赴广东查办英人对东南沿海的骚扰，遂调陕甘总督讷尔经额署直隶总督；二十一年正月，英人陷广东虎门，讷尔经额奉命驻天津，督办海防；二月，获授直隶总督；直至咸丰二年正月，始升任协办大学士。[105]而直隶督标中军副将炳文于二十八年四月升授大名镇总兵官，[106]刘衡于二十八年二月调补清苑县知县，[107]因知此炮很可能是铸成于道光二十八年二至四月间。由于当时太平天国尚未正式起事，故该加强军备之举，较可能是因应二十七年二月英国偷袭虎门炮台之后的情势。[108]
此炮上刻有“吃炸子一粒，重二十六斤，吃药六斤；吃火攻炮子一粒，重十八斤，吃药四斤”等文字，所称之“炸子”，应最可能是空心爆炸弹，内置具杀伤力的碎磁和铁棱等；而“火攻炮子”则或是空心烧夷弹（见附录13.1）。
附录13.1
道光年间清军所使用的空心爆炸弹
清朝在康熙年间所制的“威远大将军”炮，已使用空心爆炸弹，其制曰：“生铁弹，重二三十斤，大如瓜，中虚仰穴，两耳铁环。其法先置火药于铁弹内，次用螺蛳转木缠火药撚，里（裹？）以朝鲜贡纸，插入竹筒，入于弹内，下留药撚一二寸以达火药，上留药撚六七寸于弹外，余空处亦塞满火药，以铁片盖穴口，外用蜡封固。……临时施放，先点弹口火药撚，再速点火门烘药。”[109]惟此种新型炮弹似乎未能普及，主要藏诸清宫武库（图表13.21）。[110]左宗棠曾于同治十二年在陕西见到此种早期遗留的炮弹，遂慨叹曰：“见在凤翔府城楼尚存有开花炮子二百余枚……使当时有人留心及此，何至岛族纵横海上数十年，挟此傲我，索一解人不得也！”[111]
图表13.21：霰弹筒（左）、葡萄弹（中）和清宫所藏之空心爆炸弹（右：直径23厘米）[112]
直到鸦片战争期间，英军普遍使用空心爆炸弹，其强大杀伤力始引发清人重视与仿制。英国皇家火炮博物馆所藏#2/244的清朝制火炮上，刻有“吃炸子一粒，重二十六斤，吃药六斤；吃火攻炮子一粒，重十八斤，吃药四斤”等铭文，其中二十六斤之“炸子”，重量相当于直径为15.8厘米的实心铁球，[113]然因该炮的内径为23.4厘米，故一重二十六斤的实心铁球将远远达不到合口的要求。再者，“炸子”为霰弹筒（cannister）或葡萄弹（grape shot），其重量通常应不轻于合口之实心球形铁弹（以直径21厘米估计，约重六十一斤）。[114]因知二十六斤重之“炸子”应最可能是壳厚约2—3厘米的空心弹，内置具杀伤力的碎磁和铁棱等；而该炮所用十八斤重之“火攻炮子”，则或是空心烧夷弹，内置易燃物，壳厚约1—2厘米；[115]两弹内部应均有火药，在射至敌营时会炸开。
原任广东巡抚（道光二十二年正月至十二月任）的梁宝常，尝叙述广东所造的空心弹曰：
广东所造大炮子，多用空心，模大质轻。又有将空心炮子炼成熟铁，分成两开，中纳碎铁、火药，仍旧扣合，无异寻常炮子。至出炮则一触即行炸裂，四面飞击，一炮可得数炮之用。[116]
道光二十三年七月，上谕大学士穆彰阿曰：
演放炮位，原以备临敌制胜；若平时只习虚文，临阵安得实用？且恐为时过近，出数较多，易于刷大炮口，损坏炮位。着梁宝常于每年春、秋二季，亲往督操，每位不得过五出，如果校阅认真，自不至荒疏技艺，……所奏“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。即如英夷善于用炮，其所用炸炮，亦多有不能炸击者。[117]
对新任山东巡抚梁宝常提出督操大炮相当具体的指示，要求每炮每季发射不得超过五次，以避免“刷大炮口，损坏炮位”。惟道光帝对英军所使用的“空心炮子”，评价不高，认为其弹着点无法控制，且常出现不能炸裂的情形。
道光二十四、二十五年，署陕甘总督林则徐在青海平乱时，曾由江苏候补知府黄冕协助以泥模创铸“空心弹子”，林氏尝奏曰：
封口炮子一项，向来俱用实铁弹，于致远攻坚已属得力，但一炮只毙一贼，多亦不过数贼而止。臣曾见洋炮有空心弹子之法，名为炸弹；因密授匠人做法，即在臣行署督令试铸。虚其中而留一孔，此中半装火药，杂以尖利铁棱，仍将其孔塞住，纳于炮口，将孔向外。一经放出，其火力能到之处，弹子即必炸开。弹内之药，用磺较多，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。[118]
黄冕所铸之“空心弹子”其形椭圆，有如鹅卵，内置“尖利锥刀、碎磁”及“毒药”，重量与实心球弹略同；清军可能自此才开始普及空心爆炸弹。[119](https://www.daowen.com)
二十六年五月，道光帝谕军机大臣等曰：
讷尔经额奏“制造火攻炮子及炸炮子二器，现已演练精熟，拟多为制造存库备用，仍于春、秋二操演放，以资考核”等语，所造甚好，着照议制造备用。……惟每岁操演时，只须装填寻常炮子，或但用火药，总期施放习熟，临事可资得力，无庸装用炸裂炮子，以归简易而藏妙用，将此谕令知之。[120]
知讷尔经额在督造此炮之前，已能制造“火攻炮子”及“炸炮子”（应同于铭文上所称之炸子）。然道光帝似乎习惯过度干涉军事训练的细节，如其在此论中即命炮手在例行练习时，无须动用空心爆炸弹，而只需装填平常之实心球弹，“以归简易而藏妙用”，设若如此，何能要求炮手掌握此种新型炮弹的性能，遑论从实作中寻求改进！
咸丰三年三月，为克复甫被太平军攻占的扬州，上谕：
逆匪盘踞扬州，环城筑垒，层层遮护，我兵虽屡次获胜，总不能直捣巢穴。该大臣已飞咨讷尔经额，即派都司马正，将现存瓶子、喷炮及火攻子、炸子，并酌带营匠，赶紧前往。又调三江营大炮来营，一俟炮位运到，即督饬各营将弁，乘势进攻。总宜设法，出贼不意，迅图克复郡城。[121]
此时讷尔经额已升授大学士，而所提及奉命携带“火攻子”和“炸子”（同#2/244所用之炮弹）增援的都司马正，其名亦见于#2/244炮之铭文上，只不过他当时还只是署后营守备。直至清末，清廷一直视前述之空心爆炸弹为“军营中不可多得”之火攻利器，且严令“不得将制法漏泄”，以免“利器反为贼有”。[122]
此炮内有一长71厘米的圆柱形药膛（chamber），内径较炮膛（长84厘米）为小，其制早在明末时即已由耶稣会士传华。[123]龚振麟尝在其序刊于道光二十三年的《铸炮铁模图说》中，对药膛的设计有详细的描述，曰：
炮膛内须置药膛（原注：药膛径小于炮膛径二分许），底圆口微敞，如茶杯里面底形（所重在底圆，万不可平）。开火门须于紧挨药膛之极底处，则无后坐之虞，此工匠最难措手处，略不经心，为其所误，虽制作精细，亦为废物矣（开火门法，铜铁各异：铜炮于铸成后，用尺内外比量极准，以钻开之。铁炮先用熟铁缠丝，打成火门管听用，俟铸时安稳泥心胎之际，将火门管置于心胎尖上，极正极准，而后范金倾铸即成矣）！[124]
龚氏建议药膛内径最好是炮膛的80%左右（此炮是48%），且药膛底端应收尾成半圆形的“屈凹圆样式”（此炮为平底的“屈底平正式”），[125]并将火门开于药膛极底处（此炮未见与火门相连的通道，应恰在已佚失的另半边炮管上），以避免火药引燃时产生额外的后坐力。由于此炮所用药弹之重量比（6∶26或4∶18）较清前期大炮常用的1∶2小甚多，知当时的火药品质应已有甚多改进。[126]
龚振麟乃于道光二十一年秋冬之际为因应英军的入侵而奉命在浙江造炮，他采用铁模铸法，是中国当时最好的铸炮专家，曾撰成图说进呈御览且刊传；二十三年，该书又再度校勘出版。[127]然而，当讷尔经额督造新炮时，相关官员以及实际负责的匠人吴英俊，似均未参考龚氏书中之规制。
查讷尔经额于道光二十一年署直隶总督时，虽曾有督造六千斤重“红衣将军”复合金属炮的经验，我们却发现#2/244炮的品质颇差：其内层的铁心不仅厚度不一，且在药膛周围出现多处类似蜂窝的瑕疵（见图表13.20）；[128]尤其，内膛的管壁颇不平直，令火药爆炸之气体甚易从隙缝外泄。亦即，当时虽重拾明末铁心铜体的特殊铸法，但铸造精度却是不进反退。此故，道光二十三年五月试验盛京新铸之大炮时，即发现“适用致远”者，不过六成，且其中六门“炮身裂缝，内膛不平，难以演放”，各承办官员遂奉旨应赔铸修理。[129]
在#2/244旁边另有一门遭纵剖的的铁心铜体炮，其编号为#2/245，未见铭文，底部无药膛，内膛的管壁亦颇不平直（见图表13.22），炮之内径为14厘米，长269厘米，铁心厚5.6厘米。前述两炮之制法，应均是先以熟铁环缠绕于轴芯之上，外再用铁环焊接，最后才浇铸最外层的铜体。[130]它们同是1860年英军在大沽口炮台一役的战利品，[131]英国军官A.B.Tulloch（1838—1920）曾描述其第一印象曰：
图表13.22：英国皇家火炮博物馆藏#2/245铁心铜体残炮
这些安放在高大炮架上的六七吨重铜炮，整体置于笨重且无法吸纳后坐力的木制磨盘炮车上，透过底盘中央的大型木质枢心，它们即可转动。为避免铜体在发射时过热，这些铜炮的内壁均衬以铁管，此较Palliser少校的发明要提前好些年。[132]
其中所提及的“磨盘炮车”，详见龚振麟的《枢机炮架新式图说》。[133]
英人之所以解剖中国炮，其时代背景或与线膛炮（rifled artillery）的普及关系密切。膛线概念早在十八世纪中叶即出现，但要历经一个世纪之后，技术条件才臻于成熟，它是古代火炮与近代火炮的重要分水岭。为使炮弹能够拥有较大爆炸力，火炮专家开始考虑体积较圆球更大且有助于克服空气阻力的圆锥形炮弹。而为解决受力不均匀且在空中会翻滚的困扰，欧美各国的火炮专家乃从1846年起竞相研制螺旋线膛炮。1856年，由威廉·G.阿姆斯特朗所制造的后装线膛炮，更成为英军野战炮的标准配备之一，此因这型炮的射击精度高、射程远、射速快、重量轻、不易膛炸、威力亦大。[134]
1860年，英军在第二次鸦片战争攻打塘沽地区时，发射12磅圆锥形炮弹的阿姆斯特朗（Armstrong）炮即为攻击主力，其净重仅406千克（约为发射12磅球形弹之滑膛炮的44%），口径3英寸，长7英尺，射程约2300米，令清军几无招架之力。[135]
然因当时欧美各国均拥有大量旧式滑膛炮，为充分利用这些现存装备，遂萌生各种改装的想法。1862年，英人威廉·帕利泽（William Palliser，1830–1882）发明将滑膛炮加衬刻有螺旋线膛之锻铁内管的方法（内径将因此缩小1—2英寸），[136]可知英人当时或正进行一系列实验，测试在炮管内壁加衬各种材质之内管的效果。据皇家火炮博物馆内部现存的备忘录记载，差不多在#2/244和#2/245遭剖开的同时（1867年），有一门内含铁心的十七世纪荷兰炮亦被纵剖。[137]从时间的先后顺序判断，帕利泽之法显然并未受到该两门被解剖清炮之启发，而中国虽早在约两个世纪之前，即已发明用套箍法制出复合金属炮，惜却未能普及。