歐洲火藥的黃金歲月：持續的工藝改良永久改變了世界

文｜王曉雲

巴蒂斯特·波特

火藥和現代合成炸藥不同，它只是混合物而不是化合物。歐洲火藥的配方自1515年巴蒂斯特·波特（Baptista Porta）提出以來幾乎沒有改變過，但老式的黑火藥只有粒狀火藥威力的75%，塊狀火藥的57%。正是幾百年間工藝的革新，才使火藥的威力大大增加。

早期造火藥原料需要碾碎，且不能用鋼鐵之類容易產生火花的容器，英國曾經用大理石或是石灰石的磙子來壓制。在19世紀濕式方法流行後才改為鋼製或者鑄鐵碾壓機，每批火藥從投料到出品需要超過一天時間。

在美國，早期的火藥工場類似磨坊，只不過要磨碎的不是小麥而是火藥原料。北美最早的火藥作坊位於麻省的密爾頓，距離波士頓不過很短的一段車程，當時選擇這裡是為了避開城區，一旦火藥發生事故不會傷害居民。水力火藥工場的新式碾磨機效率更高，生產一批火藥只要四五個小時。

工業化時代之前，老式黑火藥工藝落後，用火藥裝大炮需要很好的經驗，如果火藥壓得不實，點火後會火藥燒不完；如果火藥壓得過實，燃燒速度會很慢。這種微妙的平衡實在難以把握，所以炮兵最後將火藥只裝半個炮膛，在前面堵一個木塞起到壓實的作用，最後才裝炮彈。

約1656 年研磨火藥的機器

1800年前後，一些火藥工場開始出現試驗的做法，測量爆破的壓力，並用擺錘測量槍彈的動能，用定量的數據代替臆測和設想。一個火藥的新時代到來了。歐洲18世紀末還出現了火藥壓實工藝，將潮濕的火藥半成品先用模具壓製成塊狀，擠出其中的水分並增加能量密度。在每平方米600噸的壓力下，火藥壓製成不到半寸厚的火藥塊，以去除火藥中的水分和孔隙並提高密度。等火藥塊乾燥以後，再將其破碎過篩，篩選成大小不同的顆粒供火炮或火槍使用，最後的火藥粉末留給火槍做引火藥。塊狀火藥燃燒效率至少是之前火藥工藝的兩倍，燃燒更乾淨，燃燒速度可以控制，殘留物少，開槍時火槍後部火嘴的噴火情況也小。壓實的塊狀火藥在同體積情況下，比普通粉末火藥威力大四成左右。

在這個基礎上，拿破崙的化學家發現火藥的顆粒如果呈六邊形中央開孔，類似蜂窩煤，燃燒特性會更好，火藥的壓力曲線很平均，使用威力更大的配方而不會突破火炮的強度。1858年克里米亞戰爭，法國開始將有膛線的大炮投入戰場，英國海軍壓力山大，但新式的有膛線火炮需要大顆粒火藥。英國火藥廠將塊狀黑火藥切成長條，再加工成英寸大小的方塊，火藥燃燒的速度仍然太快，只能加厚大炮的炮管來防止炸膛。英國人開始效仿法式工藝，將火藥用模具壓成六稜柱，其中留有一厘米直徑的通孔，火藥燃燒越多面積越少，可以獲得比較均勻的爆燃速度。這種結構的火藥至今還在火箭發動機上採用。

火藥配方開始定量化和標準化，性能也可以實現統一穩定。這樣本國軍隊在戰時也可以安全使用從多個國家進口的火藥。步槍的精度得到提高，槍管上出現了瞄準裝置。在那以前的火槍準頭很差，準星完全沒有存在的必要。由於火藥裝藥量的量化，每一槍子彈的飛行軌跡也趨近，瞄準裝置開始按照彈道設定遠近不同距離的落點。甚至還能通過用量器精確裝填火藥，確保燧發火槍每一發子彈飛行速度相同。

19世紀後期，火藥的生產已經達到非常精確完善的地步，採用何種方式碾磨，顆粒大小，時間長短，不同成分的配方，以及最後的燃燒速度都可以調整。此時各國的火藥品種繁多，有含硝石量略低的火箭，也有含硝石量六成五的馬克七型火炮火藥。硝石含量降低的目的是降低火藥燃燒速度，令其在持續幾秒鐘的時間內持續推動火箭飛行，而火槍上用的火藥則需要瞬間將子彈噴出槍膛，火藥燃燒速度要高得多。這些現代意義上的黑火藥燃燒溫度超過2000度，在槍管中的燃燒時間只有10毫秒。在火炮上，火藥能產生每平方英寸42噸的壓力，瞬時的衝擊波更超出這個數字。只需要200磅的火藥就能將500磅的炮彈發射到遠處。

1894年，美國開始使用無煙火藥作為軍用槍彈發射葯，高射速、小口徑的速射武器開始出現，發射後污染少的無煙火藥成為首選，但使用黑火藥的子彈仍然有大量庫存供國民警衛隊使用。

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