在元末各种反抗势力中，朱元璋最终消灭其他势力，统一全国，其卓越的军事才能固然起到主要作用，但是对新式武器的渴求以及大规模的使用也具有不可忽视的作用。
对于刚刚崛起的朱元璋而言，实力弱小的他要想战胜强大的对手，光靠智谋是远远不够的，他必须要有先进的武器，才能增强军队战斗力，为实现他的宏伟抱负提供强有力的支持和更大的选择空间。纵观明代一朝，对新式武器的热衷追求从未中断过，这与它对军队现代化建设表现出来的三心二意的态度截然不同，这一现象确实令人费解。但是，追求武器的进步更新总比墨守成规对国家要有利一些，因为在战争中，如果交战双方的武器存在代的差异，那就好比是“用大刀长矛来对付敌人的机枪”，其结果只能是一场屠杀。幸运的是，朱元璋将这个生死攸关的问题解决得相当出色。
1355年5月朱元璋在和阳的时候，就曾因为没有船只而致渡江攻取南京的作战计划推迟。后来是因为巢湖水军前来归附，才解决了渡船问题，但是这并不能解决朱元璋面临的困境。怎样依靠刚刚建立水军打败强大的元军水师，夺取长江芜湖至采石江段的控制权，才是问题的核心。
水战仅有船只是不行的，必须要有配套的舰载武器，这样舰船才能作为一个武器系统发挥威力。出于作战的需要，朱元璋对制造和使用武器相当认真，并且逐渐建立起完备的武器供应体系。朱元璋不但后方有兵器作坊，而且还有随军工匠、设备，并且储备火药、木材、金属等大量原材料，临场制造各种冷兵器与火器，随时补充损耗。[57]朱元璋的军队在作战过程中，使用了当时中国最先进的“火炮、火铳、火箭、火蒺藜、大小火枪、大小将军筒、大小铁炮、神击箭”[58]等火器，开创了在水战中以“舰炮”轰击敌舰的先例。当时最先进、威力最大的武器莫过于铁火炮和碗口铳。铁火炮是爆炸类武器，需要抛掷。碗口铳则属于身管火器，重量和后坐力都较大，需要专门的炮架来安放，不便于携带和机动作战。峪溪口之战时，朱元璋率先将这种管形火炮安放到船上，正好克服了碗口铳的缺点，又使机动能力强的舰船获得了强大的火力，两者的接合可谓相得益彰。这样，在战争需求的牵引下，中国海军历史上第一门管形舰炮诞生了，这与当时北欧海盗船船舷上的小炮不同，前者是为了打穿船壳和击沉敌船，后者只是为了驱赶和杀伤敌方人员。
元末明初水师舰船上的舰载武器种类是很多的，一般分为冷兵器和热兵器两种。冷兵器主要包括用于投射的弓、弩、标枪、抛石机；用于阻滞敌人的石灰、淤泥、铁蒺藜；用于刺杀的长矛、钩镰枪；以及用于近身格斗的刀、剑、盾等兵器。热兵器品种多样，用途各异，既能在远距离击沉敌舰，又能焚毁船具，使其丧失机动力，还能发挥射杀敌方人员的作用。在鄱阳湖之战中，朱元璋就充分发挥了火器作用，从而在很大程度上抵消了陈友凉军队在人员和舰船数量上的优势。
热兵器按工作原理大致可为抛射型、燃烧型和爆炸型3类，这里首先介绍当时海战中威力最大的舰载武器——火炮。
1.碗口铳（见彩图11-23）
碗口铳由前膛、药室和尾銎三部分构成，炮身粗短，因口部形似大碗口而得名。火炮口径大约在75毫米至120毫米之间，可装填较大的石制、铁制或铅制球形大弹丸。碗口部后面的膛茎较粗短；药室呈灯笼罩形，壁上开有火门，作用与手铳的火门相同。尾部较宽大，便于安置在战船和城关设置的固定架上。铳身由前至后有几道箍，以强固铳身。碗口铳一般长在320毫米至520毫米之间，重约15至25公斤。[59]由于碗口铳还处于管形火炮发展的雏形阶段，因此缺陷也很明显。元末明初的碗口铳“腹小，口大，项短，药少，子重，发出无力，不堪用”[60]。只能在近距离打穿不太坚固的敌船船板，不能远射。后来人们对碗口铳进行了改进，创制出了一种新型火炮——虎蹲炮。碗口铳的发射是一件很危险的事情，发射时要顺风点火，炮手在点燃引线后要快速离开火炮一段距离，找隐蔽物躲起来，防止被炮口喷出的膛口焰灼伤，或是被火炮巨大的后坐力撞伤。
图11-24 碗口铳发射示意图
2.虎蹲炮（Crouching Tiger Cannon，见图11-25）
虎蹲炮创制于嘉靖年间，由碗口铳发展而来，因发射时形似虎蹲而得名。明人有将较大的火炮封为“将军”的习惯，所以虎蹲炮在当时也被称为将军炮。早期的虎蹲炮“长一尺九寸，重三十六斤。大钉每根长一尺二寸，重三斤半。铁绊每根长一尺二寸，重三斤”[61]。火炮全长40厘米，口径40毫米，外径140毫米。
使用时，“先入药线，缚之以布；次用药六七两，上用木马，以合口者为准，送至二箍平，上以土少许，入铅子一层，又用土少筑（2寸厚），再下子，子小以百数（每枚铅子重5钱），子大以五十数；口用石子一枚（石子重30两），下口一半，慢慢筑实，口平而止；后尾稍用，去土三四寸不等，相地方高低，前下二爪钉，后用双爪尖绊下在四箍后，将前后箍俱前抵炮身大箍之肩，庶不退走。此炮只去人（距离人）五寸无虑矣，庶放大小炮之人无避也。此炮可退敌则已，倘此炮用尽，则诸枪炮可以并发，而此炮又可取装如前。”[62]
每门虎蹲炮所使用的附件包括：“铁一把，铁锤一把，铁剪一把，铁鎚一件，药线盒一个，药升一个，木送一根，木榔头一个，皮篓二个，木马子三十个，石子三十个，火药一十五斤，铅子九百个，药线一十五根，火绳二根，驮架一副半。”[63]“火绳每根长二丈五尺，重四两。铁锤每把重三斤。”[64]
到了16世纪60年代的嘉靖朝后期，戚继光对虎蹲炮又加以改进。新型虎蹲炮“必须腹长三尺以上，而铅子合口，送至腹底，发出乃急且中也”[65]。火炮口径66毫米，全长1米以上，炮管上有5道铁箍，以加强炮管强度。[66]后来在戚继光的部队中甚至还出现了用熟铁铸造，身长2丈的大型虎蹲炮。[67]
总的来看，明中后期中国铸炮技术取得了长足进步，这主要得益于西方火炮制造技术的传入。比起老式虎蹲炮，后期虎蹲炮身管更长，口径更大，而且随着铸造技术的提高，炮膛游隙已经从炮膛内径的1/5降到了1/20的水平，这样就可以不使用木马子来闭气和顶托弹丸，而是直接将铅弹送入炮管底部，从而提高了火炮的威力、射程和精度。
图11-25 虎蹲炮，a为早期型，b为晚期型
3.佛郎机（The Frankish Breech-loaders，见彩图11-27）
佛郎机是明朝正德年间（16世纪初）由西方传入的一种先进的后膛装填滑膛火炮。佛郎机本是明人对葡萄牙人、西班牙人的统称，因不知葡萄牙曾被西班牙短时间占领过，所以将西班牙人也笼统地称作佛郎机。不过在正德年间，佛郎机主要还是指葡萄牙人。而佛郎机用来指代火炮，则是源于葡萄牙人在中国沿海使用此种火炮给明朝政府留下的深刻印象。当年葡萄牙战船仰仗佛郎机炮，横行中国海上。据郑若曾描述，葡萄牙战船船舷下“每边置四五个（佛朗机铳），于船舱内暗放之。他船相近，经其一弹，则船板打碎，水进船漏，以此横行海上，他国无敌”。 [68]
图11-26 葡萄牙战舰所用的小型佛郎机
说明：图片翻拍自[英]D.豪沃思著，伍江译：《战舰》，海洋出版社1984年版。
正德十二年（1517年），葡萄牙人为获得对华贸易机会，在到达广东时由“通事献一个（佛郎机），并火药方”[69]。明政府对葡萄牙人进献的佛郎机专门进行了测试，“于教场中试之，止可百步，海船中之利器也。”[70]东莞县白沙巡检何儒对这种火炮极为关注，他利用自己的职权，在检查进港船舶的时候，“见有中国人杨三、戴明等年久住在彼国，备知造船、铸铳，及制火药之法，乃劝其向化，引其为中国所用”[71]，遂掌握了铸造佛郎机火炮及弹药的技术。正德十四年（1519年）王守仁讨伐宁王朱宸濠的叛乱时，友人林俊于福建莆田“使人锡范为佛郎机铳，并抄药方”，专程送往江西军前，欲为平叛增添力量。[72]这可能是中国人最早使用佛郎机火炮的记录。
何儒的行为得到了他的上司汪
的认可。正德十六年（1521年），汪
指挥明军向盘踞在广东屯门岛西草湾一带的葡萄牙殖民者发动进攻。到嘉靖元年（1522年）西草湾战役结束时，汪
依靠佛郎机大败葡萄牙人，缴获敌方船舶20余艘，将其献与中央。[73]
嘉靖二年（1523年），明朝在南京开始仿制佛郎机，称“大将军”。嘉靖八、九年（1529—1530年），在汪
的鼓吹下，明朝政府大量仿造佛郎机火炮千余门“以铁为之，长五、六尺，巨腹长颈，腹有长孔，以小铳五个轮流贮药，安入腹中放之，铳外又以木包铁箍以防决裂”。[74]
按照《武备志》的记载，仿制的佛郎机分为5号。1号长八九尺，装铅子每个重1斤，用火药1斤；2号长六七尺，装铅子每个重10两，用火药11两；3号长四五尺，装铅子每个重5两9钱，用火药6两；4号长二三尺，装铅子每个重3两，用火药3两半；5号长约1尺。这五种佛郎机用途不同，1、2、3号因其体大，不便于行军，多用于舟师水战和城池营堡的防卫。戚继光在《练兵纪实》中讲，2、3号的规格的佛郎机射程可达1里多；[75]4号属于轻型火炮，可用于行营；5号太小，没有实战价值，只能用于赏玩。从出土的实物来看，明朝仿制的佛郎机除了极少数是大口径的火炮外，多数火炮的口径约在25毫米到40毫米之间。母铳最长的为131厘米（4尺左右），相当于3号佛郎机；短的只有64.5厘米（二尺多），相当于4号佛郎机。[76]
据戚继光《练兵纪实》记载，制造佛郎机“铜铁不拘，惟以坚厚为主。每铳贵长七尺更妙，则子药皆不必筑（捣实）矣；五尺为中，三尺则仅可耳，再短则不堪用也。腹洞与子口同，乃出子有力，若子铳口大，母铳口小，必致损伤；子铳口小，母铳腹大，出则无力。子铳后尾须抵闩，前后紧逼无缝，乃不伤闩及他虞”。
每门佛郎机，配“子铳九门，铁闩二根，铁凹心送一根，铁锤一把，铁剪一把，铁锥一件，铁药匙一把，备征火药三十斤，合口铅子一百个，火绳五根”。[77]其放法，“先以子铳酌大小用药，旧以木马，又用铅子，以轻马摧重子，每致铳损，又多迟滞。今用，入药不必筑，不用木马，惟须铅子合口之半。旧以平顶送杆，将子打平，出则不利。今制铁凹心送一根，送子入口，内陷八分，子体仍圆，而出必利，可打一里有余，人马洞过。”
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佛郎机的特点是：母炮和子铳分离，母铳是发射管，子铳是火炮的药室部分，用来安放火药和弹丸。这是后装炮的一种形式，但又不同于现代的后装炮。佛郎机前有准星，后有照门，可从照门孔内进行瞄准，有炮架，可以上下左右转动。另外，铳身中部铸有耳轴，可将火铳架于炮架上。这种火器优点有五：长颈，提高了射程；有照星，提高了命中率；有子铳，提高了射速；有铁箍，防止炸裂；有耳轴，架于炮架上可上下左右调整射击角度，提高了命中率和杀伤半径。[78]
4.发熕（见图11-29）
佛郎机传入中国后，深受军方人士的喜爱，并且对如何增大佛郎机火炮的威力表现出了非比寻常的热情，这一热情导致的直接后果就是嘉靖晚期（16世纪50—60年代）威力更大的发熕火炮的出现。
发熕，又称发贡、发鑛，[79]是在佛郎机基础上加以改进的大型火炮。胡宗宪在《筹海图编》中就曾明确说明：“发鑛者，乃大佛机也。” [80]发熕由于火炮膛压比一般佛郎机高，所以用材质比较柔软的铜铸造，以免发生炸膛的危险。
图11-29 大发熕及其使用的子铳
每门铜发熕，“约重五百斤，用铅子一百个，每个约重四斤，此攻城之利器也，大敌数万相聚亦用此攻之”。铜发熕的威力是相当惊人的。“其石弹如小斗，大石之所击触者，无能幸存。墙遇之即透，屋遇之即摧，树遇之即折，人畜遇之即成血漕。”铜发熕的后坐力和它的威力一样吓人，因此，“欲放发熕，须掘土坑，令司火者藏身后燃药线”，这样才能保证放炮人员的安全。所以，“若非攻坚夺险，不必用此也。”[81]
在陆上使用这种火炮问题还不算大，但要是想将这种大威力火炮用于水战，麻烦就来了。前文已经讲过，嘉靖年间的明朝海军舰船比起元代和明初的舰船已经小了许多，就算明朝当时最大的战舰——大福船，大小也不过千料，载员不过百人，战舰的小型化与火炮的大威力化构成了一对矛盾。因为船小，不能承受火炮发射时的巨大后坐力，导致放炮的时候，“火力向前，船震动而倒缩，无不裂而沉者”[82]。要解决大威力火炮上舰的难题，除了要建造更加巨大和坚固的战船外，如何解决后坐力问题就成为整个事情的关键。
开始的时候，中国人想出了在船上安放木筏，再将火炮架在木筏上发射的办法。但这种方法只适用于威力比较小的火炮，而且还经常出现发射时火炮翻滚的事故，对于大威力火炮，还是没有比较好的办法解决。大约在16世纪60年代前后，一名明朝的游击将军彭信古终于找到了解决火炮后坐力的有效办法。他的方法是：“每铳设软架一座，架后设
木一块，各绹以大缆置之船头，则借金顶之力发之。船伤则加担梁一根，其
木内又设软座一件，以黄麻水草结之。彼铳一发，去势必倒回。架有绹绳，多不能坐绝。即或断绝，坐至
木上，有软座可抵刚猛，有大缆可制余威。使一发中贼，收利十倍。远而陷阵，无逾此矣。”[83]如果单纯从技术上讲，在18世纪英国反后坐铅锤弹簧技术发明之前，中国人的这套舰炮反后坐力装置是当时世界上最先进的，它有效地解决了小船架大炮的技术难题，使得明朝海军在舰载火力方面得到提高，能够与当时西方殖民者的战舰一决高下，而西方直到17世纪初叶才开始使用绳子来制止舰载火炮的后坐。但是，任何技术都要考虑它使用的环境。因此在海战中如何最大限度发挥舰船的火力优势，就成为评判这两种后坐装置优劣的客观标准了。无疑，西方的这套装置要比中国的更胜一筹。因为我们的这套装置体积大，占用空间多，而且仅限于船艏火炮使用，限制了船舷火炮的发展，它提升的仅仅是1门火炮的性能。西方的这套装置看似简单，却可以使得舰上所有的舷侧炮从炮门算起，有相当一段炮身留在船舱内，这样就可以很容易地再次装填弹药，[84]提高火炮的发射频率，它提升的是整艘战舰的火力。两套装置孰优孰劣，一比较就出来。所以说，在战争中，先进的并不意味着是最好的。造成这种现象的原因其实很简单，那就是中国的船小，西方的船大，大船比小船更能承受大威力火炮的后坐力。明朝海军要想在海战中打败西方战舰，建造大型战舰只能是他们唯一的出路。
5.红夷大炮（Red Foreign Cannon，见图11-30）
图11-30 红夷大炮
红夷大炮是明末清初中国进口和仿造的一种长身管、大口径、前膛装填的滑膛加农炮，口径一般不超过140毫米。这种炮以口径为基数来铸造火炮身管的各个部件，每个部件均为火炮口径的一定倍数，此方法一直沿用至今。红夷大炮炮身长一般为口径的20倍，炮管壁厚与口径相当，可承受火药燃烧产生的巨大压力，射程远。据孙元化的《西法神机》记载，红夷大炮中的“神器一号”，射击距离最远可达4700步。按明代1步等于5尺，每尺0.31米计算，为7285米，即7公里多。另一种更大的红夷大炮——大蛇铳能打7269步，有11公里远。炮身上有准星、照门，可调整角度，瞄准射击，准确性能好；火炮架在炮车上，机动性能好；确定射角时使用铳规等仪器，观察射击距离和效果使用望远镜。[85]（见图11-31）万历二十九年（1601年），荷兰舰船进入中国广东海域时，与明朝水师相遇，双方发生炮战。荷兰战舰发射红夷大炮，导致“官军死者已无算”。[86]这是中国人第一次见识红夷大炮的威力。因为明人将荷兰人称作“红毛”，所以荷兰人使用的这种火炮也就被称作“红夷大炮”。后来满洲人入主中原，厌恶“夷”字，于是将“红夷大炮”改名为“红衣大炮”。
中国人最初得到的红夷大炮是从沉船上打捞出来的。
万历四十八年（1620年），一艘名为“独角兽号”的英国东印度公司商船行驶至广东曲江近海时遇台风沉没，船上配有数十门当时世界上最先进的火炮——红夷大炮。时任肇庆推官的邓士亮主持了一项或许可以称得上是中国古代难度最大的打捞工程。邓士亮专门造了一艘大船，装满石块后，行驶到沉船正上方停下来。他首先让人憋一口气潜入水底，将铁索迅速套到大炮上。浮出水面的士兵将铁索固定在打捞船的一个三脚架上，然后将满满一船的石块抛向海里。利用空船强大的浮力，伴随着水下几声闷响，红夷大炮被从沉船上挣开了，后再经人力拖拉至打捞船上，最终红夷大炮被打捞上岸。
图11-31 红夷大炮的铳规
经过三个月的努力，除了中小铳外，共捞得大铳36门，其中24门运送进京，大炮上面印着东印度公司的徽章，还写着两广总督胡应台押送京城，时间标注为1622年。大炮在北京稍作停留后，其中的11门红夷大炮继续北上，到达宁远城，交给了当时镇守宁远的明朝大将袁崇焕，于是成就了袁崇焕的宁远大捷。
同年，万历皇帝去世，明光宗继位，改元泰昌，是为泰昌元年（1620年）。这一年，天主教徒张焘和孙学诗通过特殊途径从澳门也采购了少量红夷大炮运回国内。明朝政府通过打捞和采购红夷大炮，并进行测试，发现红夷大炮的威力远在明军使用的佛郎机铳、虎蹲炮等火炮之上。为了满足部队对红夷大炮的大量需求，仿制工作随即展开。
仿制工作是困难的。当时铸造和使用红夷大炮的技术都掌握在天主教传教士手中，如果不是天主教徒，是不可能接触到这种先进武器的制造技术的。后来明朝人徐光启改信天主教后，从传教士那儿学到了这种技术，红夷大炮的制造和使用方法才在中国人中慢慢传播开来。
在理想状况下，每一批红夷大炮铸成后，铸造者均需加以测试，并将校准好的专用铳规随炮发送军队使用。铳规上的刻度则依各炮及所使用炮弹材质的不同，而以等比例增加或缩短。但是在中国，情况却远非如此，因为铳规的使用原理当时仍属于天主教传教士的军事机密，所以一般的中国铸炮工匠和炮手都不熟悉这一决定火炮装药量的工具。至于临战之际，那只能是自求多福了。
相对于中国旧式火炮而言，红夷大炮的科技含量太高了，因此只有少数人能够熟练掌握它的使用方法。崇祯初年，普通炮手就因为不了解这种火炮的性能，害怕炸膛，发射时大都采取减少装药的办法，使得火炮威力降低许多。崇祯三年（1630年）明思宗下旨，对那些使用空炮（指象征性地装填少许火药）的炮手要严加惩处。此后炮手放炮时，“每炮必用药满”，这大大增加了炸膛的风险。
当时欧洲的炮手使用的是装药锹来装填火药，锹的前端是一个用长方形铜片卷成的半圆筒形容器，直径与火炮口径相等，容器上还有刻画，用以显示装药量。（见图11-32）后来为加快装药速度，逐渐发展出药包技术。
图11-32 红夷大炮附件
据孙元化《西法神机》记载，药包的制造使用方法如下：“预以圆木范铳空径大小，用布与纸照样粘缝装药，仍封号明白。使用点放之时，先以铁钉入火门，破其包裹，乃用引药。”就是说先在木范上挖出一个与火炮口径相等的孔洞，然后将布或纸铺在孔璧上，再装入定量的火药，将布或纸缝合粘好，做成圆柱形药包。使用时，直接将药包送入炮管底部，然后从火门处用铁钉刺破药包，再倒入引火药，火炮就可以发射了。
虽然孙元化介绍了药包的制作和使用方法，但一般明军士兵对此方法仍旧十分陌生。如在崇祯四年（1631年）吴桥兵变中抵御叛军的莱州守军，开始的时候就对火炮的装药量和装填方法毫不了解，直到崇祯五年（1632年）二月，神武左营参将彭有谟率军入援后，情况才有改善。彭有谟原来指挥川兵防守旅顺，颇有战斗经验。入城后，随即确定了各炮的装药量，并命人用纸将每斤火药做成一包，这样在紧张的战斗中就不至于发生差错了。之后他又命令在装入炮弹后，以废纸或旧棉絮塞紧炮管，这样即使炮口向下，炮弹也掉不出来。
按正确的程序进行操作是保证安全施放红夷大炮的关键。大炮施放完毕，“火气未消，用鸡毛刷铳腹，引出火气后，可入药再放。放毕，亦如之。铳放三次，火气已盛，铳身大热，入药恐惹起火，候其火退冷定，即用水洗铳身，将木棍缠布湿水，洗入铳腹，方可进药。大抵每铳只好连放二次、三次，多则红热难近。……倘频放大热，则以羊皮毛帚浸醋，搅其中，润其外。醋性行火性敛，不待凉冷，又可点放也。”[87]由于红夷大炮装填过程相当烦琐，因此每门大炮往往需要配2～5名炮手。而且因为每次发射前要花费相当长的时间来重新调整火炮的位置和仰角，所以在17世纪中叶，即使是欧洲的一流炮手，每小时也只可能发射约10发炮弹。而且每发射40发后，必须暂停1小时，以使炮管冷却。吴桥兵变中的莱州守军，就是因为不谙此道，导致30门红夷大炮中有24门因过热而炸膛。不过后来明政府想了一个办法来解决此问题，那就是聘请外国军事顾问来负责红夷大炮的施放。1631年7月初，应孙元化之邀，葡萄牙军官公沙的西劳率领52名士兵从澳门来到山东登州，开始训练明朝的炮兵，并于当年7月17日亲自施放红夷大炮19次，打退了后金兵对皮岛的第一次进攻。（见彩图11-33）
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