古代黑火药的起源与发展

黑火药是人类最早使用的含能材料,其含义是着火的药:黑火药的主要成分是硝石(硝酸钾)、硫黄,是很重要的药材。在《神农本草经》中,硝石被列为上品药的第六位,能治二十多种病；硫黄被列为中品药的第三位,也能治十几种病。因此,黑火药发明之初,被列为医药类,可治疮、杀虫、去瘟疫等,火药的“药”字就是这样得来的。“着火”是这种药剂的一种重要特性,火药遇火即燃,还产生大量的气体和一定的热量。

在两汉时代,劳动人民掌握了伐木烧炭和硝石、硫黄的采集技术。当时,在湖南、四川、河南、山西等地,发现了大量天然硫黄矿,在华北各地,人们掌握了提炼硝石的技术,并在实践过程中,逐步掌握了硝石、硫黄的物理与化学性能,为黑火药的发明奠定了物质基础。

大约在公元7世纪初,中国古代方士在炼丹过程中,发明了原始的黑火药。隋末唐初炼丹家孙思邈在其所著的《丹经内伏硫黄法》中记载了黑火药的制作要领:用硝石、硫黄各二两研细,再加三个碳化皂角子,这是我国最早配制黑火药的方法。唐末《真元妙道要略》中记载:拿硫黄、硝石、雄黄(As2S3)和蜜混合后一起燃烧,会发生焰火,甚至会烧毁房屋。唐宪宗(公元806—820年)时期,清虚子采用硝石、硫黄各二两,并用三钱五分的马兜铃代替三个皂角,制造出了黑火药。随着经验的积累和认识的提高,人们逐渐掌握了黑火药的配制方法,民间至今流传有“一硝二黄三木炭”的简易配法。

黑火药最初应用于军事大约在10世纪初,我国古代的军事家常采用火箭作为火攻武器,《魏略辑本》记载:“诸葛亮进兵汞郝邵,起云梯,冲东以临城,邵以火箭逆射其云梯,梯燃,梯上人皆烧死”。雏形火箭(见图1-1(a))是在竹箭头部涂覆油脂、松香、硫黄等,然后射出,以点燃敌人粮草、军械和达到杀敌的目的,它的燃烧速度慢,火力小,杀伤效果有限。宋初冯继升、岳义方等人用黑火药制成火药箭(见图1-1(b)),其燃烧速度快,火力大,杀伤力强。王应麟编《玉海》记载:“开宝二年二月,冯继升、岳义方上火箭法,试之,赐束帛”；《宋史》记载:“开宝三年,兵部令史冯继升等进火箭法,命试验,且赐衣物束帛”；赵万年编《襄阳守城录》记载:“开禧二年四月,公令先用火药箭射烧番贼所搬竹木草牛”；《宋史》记载:“咸平三年八月,神卫水军队长唐福献所制火箭、火球、火蒺藜”。

图1-1　古代雏形火箭和火药箭

(a)雏形火箭；(b)火药箭

黑火药武器的使用,也推动了黑火药的研制,北宋曾公亮等人编写了《武经总要》,详细描述了多种火药武器的制造方法以及毒药烟球、蒺藜火球以及大炮的配方(见表1-3)。表中所述的大炮即为大火药包；蒺藜火球也是火药包,除装填黑火药外,还混有带尖刺的铁蒺藜,黑火药爆炸后,铁蒺藜飞散出去,杀伤力大增,特别是对付骑兵,威力更大；毒药烟球是装填混有砒霜、巴豆等毒物的黑火药,爆炸后的烟气可使敌人中毒,达到削弱其战斗力的目的。(www.xing528.com)

表1-3　古代黑火药配方

北宋末年,出现了装填黑火药的火炮(霹雳炮,见图1-2(a)),爆炸威力大,声如霹雷。后又发明了铁火炮(震天雷,见图1-2(b)),采用铁制外壳,爆炸威力巨大,声大如雷,对敌威慑作用大。据《金史》记载:“正大九年,大兵又为牛皮洞,直至城下,掘城为龛,间可容人,人有献策者,以铁绳悬震天雷,顺城而下,至掘处火发,人与牛皮皆碎迸无迹”；《明实录》记载:“洪武四年,廖永忠进兵瞿塘关,发大炮、火箭夹击,大破之,其将郑兴中火箭死”。这些武器或是用抛射机将火药包抛向敌方,或是用绳索悬吊,与现代身管武器的差异很大。公元1132年,出现了装填黑火药的火枪:将黑火药装入竹管内,作战时,点燃的黑火药喷射出去,以烧伤敌人。公元1259年,出现了用粗竹筒制作的突火枪(突火枪,见图1-2(c)),筒内除装黑火药外,还装有“子窠”,火药点燃后,起初产生火焰,接着“子窠”发射出去,“子窠”就是原始的子弹,但这种竹制的火枪承受不了太大的压力,火药装多了就可能破裂,寿命很短。元朝时,出现了用铜或铁铸的筒式火炮(火铳,见图1-2(d)),是当时威力最大的火药武器,被人们尊之为“铜将军”。

图1-2　古代火炮

(a)霹雳炮；(b)震天雷；(c)突火枪；(d)火铳

我国古代用黑火药制成最初的地雷、水雷和定时炸弹。据记载:“曾铣(明)在边又制地雷,穴地丈许,柜药于中,以石满覆,更覆以砂,令与地平,伏火于下,可以经月,系其发机于地面,过者蹴机,则火坠药发,石飞坠杀人,敌惊以为神”。这是有关地雷的最早记载。宋应星所著的《天工开物》上记载:“混江龙,漆固皮囊果炮,沉于水底,岸上带索引机,囊中悬吊火石火镰,索机一动,其中自发,敌舟行过,遇之则败”。这显然是一种最早的水雷。古书上还载有:“曾铣在边,置慢炮法,炮圆如斗,中藏机巧,火线至一二时才发,外以五彩饰之,敌拾得者,骇为异物,聚观传玩者墙拥,须臾药发,死伤甚众”。这就是现代定时炸弹雏形。