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秦弩真的能擊穿鎧甲嗎?冷研實測秦軍三棱箭頭的破甲威力與遠射能力

編者按:一直以來,秦弩的實際戰鬥力問題,包括射程、殺傷等等,都是網路上爭論的焦點。其中聲稱「秦弩的射程只有70米」,甚至聲稱秦弩是一種很落後的武器,根本沒有希臘羅馬的標槍、投石帶好用等等。

其實,秦弩很無辜。秦弩之所以總被有些人黑,只是因為秦人在使用它罷了。開玩笑說,要是秦人用的是標槍,那些人黑的就應該是標槍了……那麼,如果去除那種沒格調和營養的「為了黑而黑」的干擾,秦弩的真實威力又該是如何呢?

對於遠程武器來說,決定其威力的主要有兩個因素,一個是射程,也就是彈道性能;另一個是殺傷力,也就是其彈道末端時擁有的動能。所以要研究秦弩的威力,一方面涉及對於秦弩的復原與研究,另一方面,對秦弩箭的復原與研究也是重中之重。所以繼《秦弩最大射程只有70米?知道一些專家把中國冷兵器研究坑得有多慘嗎?》一文探討秦弩的射程問題後,對秦弩箭的相關研究也要跟上。

出土的秦弩機實物

在春秋晚期,出現於石器時代,流行於商代的三角翼雙翼有鋌鏃最終被淘汰了,三棱有鋌鏃開始大量出現。到了戰國時期,長鋌箭鏃總長可達30~40cm。秦俑坑中則出土了數萬件青銅箭鏃,均為長鋌三棱鏃。與長鋌三棱鏃一同出土的還有大量的弩(但沒有出土弓),因此這些箭鏃顯然是配備給弩兵的弩箭。長秦俑坑中的青銅鏃分大小兩種。其中大銅鏃又分兩種,一種通長41cm左右,鏃首長4.5cm,重50克;一種通長33cm,鏃首長3.4cm。小銅鏃則長9.1~19.1cm,鏃首長度在2.6~2.8cm之間。該鏃首和鏃鋌重量相同,側刃外鼓,平底有三個小倒刺。

此外,在二號俑坑還發現一披特大型號的銅鏃,每支重量達100克。有人猜想,使用這種青銅鏃的必然是一種張力更大,殺傷力更強的弩。總之,從出土的弩箭頭來看,一般推斷認為,秦弩主要使用兩種箭支:短鋌小銅鏃是用於遠程射擊的輕箭,長鋌大銅鏃是用於近距離破甲的重箭。

出土的秦弩箭實物

那麼,這種推斷是否有道理呢?

我們先說說短鋌輕箭。較輕的箭只配上大磅弓,可以射出很遠的距離,這是大家都知道的。比如土耳其飛弓有過90磅飛弓打出900多米的記錄。而古人云「挽弓當挽強,用箭當用長」,即越長的箭越利於遠距離飛行。東周時期的弩箭大約長50cm,而弓用箭一般長70cm。完整的秦弩箭通長68~72厘米。較長的箭身,再加上輕箭頭,正說明了短鋌小銅鏃是遠射專用。

再說說長鋌重箭。這就涉及一個專門名詞——撓度。以下內容較為專業,非弓箭愛好者可以跳過這部分直接看結論。

箭桿是分軟硬程度的,這就是撓度。市面上的箭桿,從300到1000撓度不等。數字越小,箭桿的硬度就越大。傳統箭支都需要測定撓度來跟弓的力量匹配。不同磅數的弓配不同撓度的箭。弓的磅數越大,需要的撓度數字就越低,即箭的硬度就要越大。如果高磅數弓用太軟的箭,箭在飛行中就會劇烈的搖擺,消耗箭的動能。總之,撓度大的箭在遠距離飛行中,會有不必要的搖擺,浪費能量,在遠距離下是無力的,甚至可能會遠距離打橫。

但箭是要飛行的,所以在飛行過程中,就涉及一個動態撓度參數(動態撓度參數數值越大,箭越硬)。而動態撓度參數越低,箭在飛行時的狀態就越軟。筆者這裡有兩張改變箭頭重量導致動態撓度參數發生變化的圖。圖比較複雜,簡單說一下,35磅的野牛弓用27.5的拉鋸,射30寸長,52.5(相當於國內600撓度)的箭,用150格令重的箭頭。箭桿本身的靜態撓度是52.5,配150格令重箭頭,動態撓度參數降低到46多一點。而在換成120格令重的箭頭後,動態撓度參數提高到53,等於說箭變硬了,更適合遠距離射擊。

但近距離時,情況就不同了。傳統弓在射箭時,如果箭桿太硬,會遇到箭桿撞弓把的現象,會對箭身造成干擾,這樣箭就很難命中目標。現代很多傳統弓射手也會在一定距離,使用將近300格令重的加重箭頭(一般普通靶箭頭重量只有100格令),來保證箭道平穩,提高精準度。

撓度變化表

簡單說,古人知道重箭適合破甲也更有殺傷力。但重箭會導致箭支在飛行時顯得比較軟,所以不適合遠距離射擊。可同時,重箭頭又非常適合近距離的精確射擊。

因此這麼看,古人的設計是非常精妙的,所以裝備長鋌重箭專門追求近距離的平直彈道與強大殺傷力。而那些出土的50到100克的長鋌超重箭頭,整個箭支能達到200克左右,堪稱小投槍,近距離絕對是鎧甲與盾牌的噩夢。

當然,光說不練假把式,秦弩的長鋌三棱重箭破甲能力到底如何,還需要實踐的檢驗。這就是本文的另一個重頭內容——秦弩破甲試驗!該試驗是測試低磅弓試射三棱與四棱箭頭,有挺箭和無挺箭對冷軋鋼板的破壞,論證秦弩的破壞力。

因為弩涉及法律問題,所以本次試驗採用筆者製作的25磅層壓漢長梢弓,使用傳統漢式射法大拇指扣弦,單鉤手法。由於本次試驗的幾支箭撓度各不相同,因此將採用偏推的特殊手法,讓箭桿盡量避開開弓把。減少撓度不同對發射,測試的干擾。

王斗本人室內18米射90厘米長的傳統竹箭的散布

本次測試選取了四種箭頭:普通競技箭頭,黃銅靶箭頭,自製三棱箭頭,自製四棱箭頭。以下內容較為專業,非古兵器復原愛好者可以跳過這部分。

據對秦鏃的電子探針微區成分分析的結果表明,秦鏃表面層含銅在19.6-59.5%範圍,錫量在35.76-28.77%範圍,而鉛量則在7.92-12.3%範圍。鑄造錫青銅,在含錫5%時,布氏硬度HB50;10%時,HB60;15%時,HB85;20%時,HB150;25%時,大幅上升至HB280;30%,更是飆升到HB430。硬度數值越大,硬度就越高。大部分現代低錫青銅(含錫量在百分之10左右)布氏硬度為HB80-100,而秦弩箭頭明顯為高錫青銅,含錫量在百分之30時,硬度為HB430,如果是含錫量為百分之35,硬度數值接近HB500。箭頭本身是不需要韌性的,因此如此之高的含錫量配比,獲得很高的硬度,也就不難理解了。

由於本次試驗缺乏資金支持,筆者沒錢鑄造高錫青銅,所以只能選取接近秦弩箭頭數據的材料。筆者自製的三棱箭頭材質為GCr15軸承鋼,四棱箭頭材質為40號鋼。這兩種材料經過正規的加熱程序的情況下,硬度分別為HB740,HB570。本次試驗的材料,經過筆者簡陋的淬火工藝後,具有一定硬度,但使用普通鉗工銼刀可以很容易銼的動。普通鉗工銼刀硬度為HB700左右。可見經過筆者加熱淬火後的箭頭硬度在HB500左右,接近含錫量在30%左右的秦弩箭頭硬度,可以用來測試。在相同的加熱條件下,兩種箭頭最後的硬度應該是相差不大的。

打磨好的三棱和四棱箭頭

對箭頭進行淬火提高硬度

以下內容較為專業,非弓箭愛好者可以跳過這部分。

四棱外套箭頭安裝在松木製成的清代套檔子形制木箭上,三棱帶挺箭頭安裝在茶桿竹製成的竹箭桿上。由於天氣以及時間問題,靠近箭頭的箭桿部位會纏黃色滌綸線,刷502膠水加固。傳統竹木箭是纏牛筋,塗抹生漆加固,雖然用的材料不一樣,但是效果都是一樣的,起到加固箭身的作用。

製作完成的箭只

纏牛筋塗抹生漆的傳統箭只

25磅漢式長梢弓和明制式四捷機扳指

如上圖本次將按照順序測試普通競技箭頭,黃銅靶箭頭,三棱箭頭,四棱箭頭。這四支箭的重量分別為,38.2克,40克,35.5克,36.1克。一般一磅弓力配10格令重量的箭,250格令為16克,我們本次測試的箭都超過這個重量接近一倍,目的是為了驗證超重箭只對破甲的作用。本次測試採用1.44厚度的冷軋鋼板,射擊距離為12米。

測試用的冷軋鋼板

第一支混碳競技箭頭,對鋼板沒有造成太大的傷害。

第二支黃銅箭頭,鋼板被打了很大的凹陷。

接下來是第三支三棱箭頭,擊穿鋼板。

接下來是四棱箭頭,鋼板也被擊穿。

對比箭頭,四棱箭頭明顯已經鈍了,三棱箭頭的刃口雖然比較單薄,但是沒有造成任何損傷。

最後,我們拉近距離,5米進行射擊。四棱外套箭頭瞬間斷裂,但是三棱箭頭依舊堅挺,而且給鋼板造成了比四棱箭頭更大的傷害。三棱箭頭在隨後的6箭里依舊沒有造成傷害,而且將鋼板整體打彎。

大圓為三棱箭頭,小圓為四棱箭頭

三棱箭頭完全擊穿鋼板

最後,我們可以得出一些很有意思的結論了:三棱箭頭的穿透能力強於四棱箭頭,帶鋌箭頭比不帶鋌的外套箭頭堅固。這也解釋了為什麼戰國時期,三棱有鋌鏃成為主流箭鏃,甚至有些長鋌箭鏃總長可達30~40cm。可見,古人也是通過不斷改進最終才決定一件兵器的形制,更不會帶著玩具上戰場。

考慮到本次試驗,只用了25磅軟弓測試,就達到了這樣的破甲效果。那些出土的100克重箭頭,再使用100磅以上重弩弓,近距離絕對是鎧甲和盾牌毀滅者,重裝戰士的剋星!這也解釋了為什麼標槍一類武器為什麼在秦代不受重視。因為長鋌三棱重鏃,已經超越了標槍的近距離毀傷效能。

編後記:這次試驗最大的遺憾就是資金的不足。冷兵器研究所真的很想去儘力去復原秦弩的殺傷效能,但成本壓力是巨大的。俗話說的好,萬惡之源,沒有錢……

文系冷兵器研究所原創稿件。主編原廓、作者王斗,任何媒體或者公眾號未經書面授權不得轉載,違者將追究法律責任。

編者按:一直以來,秦弩的實際戰鬥力問題,包括射程、殺傷等等,都是網路上爭論的焦點。其中聲稱「秦弩的射程只有70米」,甚至聲稱秦弩是一種很落後的武器,根本沒有希臘羅馬的標槍、投石帶好用等等。

其實,秦弩很無辜。秦弩之所以總被有些人黑,只是因為秦人在使用它罷了。開玩笑說,要是秦人用的是標槍,那些人黑的就應該是標槍了……那麼,如果去除那種沒格調和營養的「為了黑而黑」的干擾,秦弩的真實威力又該是如何呢?

對於遠程武器來說,決定其威力的主要有兩個因素,一個是射程,也就是彈道性能;另一個是殺傷力,也就是其彈道末端時擁有的動能。所以要研究秦弩的威力,一方面涉及對於秦弩的復原與研究,另一方面,對秦弩箭的復原與研究也是重中之重。所以繼《秦弩最大射程只有70米?知道一些專家把中國冷兵器研究坑得有多慘嗎?》一文探討秦弩的射程問題後,對秦弩箭的相關研究也要跟上。

出土的秦弩機實物

在春秋晚期,出現於石器時代,流行於商代的三角翼雙翼有鋌鏃最終被淘汰了,三棱有鋌鏃開始大量出現。到了戰國時期,長鋌箭鏃總長可達30~40cm。秦俑坑中則出土了數萬件青銅箭鏃,均為長鋌三棱鏃。與長鋌三棱鏃一同出土的還有大量的弩(但沒有出土弓),因此這些箭鏃顯然是配備給弩兵的弩箭。長秦俑坑中的青銅鏃分大小兩種。其中大銅鏃又分兩種,一種通長41cm左右,鏃首長4.5cm,重50克;一種通長33cm,鏃首長3.4cm。小銅鏃則長9.1~19.1cm,鏃首長度在2.6~2.8cm之間。該鏃首和鏃鋌重量相同,側刃外鼓,平底有三個小倒刺。

此外,在二號俑坑還發現一披特大型號的銅鏃,每支重量達100克。有人猜想,使用這種青銅鏃的必然是一種張力更大,殺傷力更強的弩。總之,從出土的弩箭頭來看,一般推斷認為,秦弩主要使用兩種箭支:短鋌小銅鏃是用於遠程射擊的輕箭,長鋌大銅鏃是用於近距離破甲的重箭。

出土的秦弩箭實物

那麼,這種推斷是否有道理呢?

我們先說說短鋌輕箭。較輕的箭只配上大磅弓,可以射出很遠的距離,這是大家都知道的。比如土耳其飛弓有過90磅飛弓打出900多米的記錄。而古人云「挽弓當挽強,用箭當用長」,即越長的箭越利於遠距離飛行。東周時期的弩箭大約長50cm,而弓用箭一般長70cm。完整的秦弩箭通長68~72厘米。較長的箭身,再加上輕箭頭,正說明了短鋌小銅鏃是遠射專用。

再說說長鋌重箭。這就涉及一個專門名詞——撓度。以下內容較為專業,非弓箭愛好者可以跳過這部分直接看結論。

箭桿是分軟硬程度的,這就是撓度。市面上的箭桿,從300到1000撓度不等。數字越小,箭桿的硬度就越大。傳統箭支都需要測定撓度來跟弓的力量匹配。不同磅數的弓配不同撓度的箭。弓的磅數越大,需要的撓度數字就越低,即箭的硬度就要越大。如果高磅數弓用太軟的箭,箭在飛行中就會劇烈的搖擺,消耗箭的動能。總之,撓度大的箭在遠距離飛行中,會有不必要的搖擺,浪費能量,在遠距離下是無力的,甚至可能會遠距離打橫。

但箭是要飛行的,所以在飛行過程中,就涉及一個動態撓度參數(動態撓度參數數值越大,箭越硬)。而動態撓度參數越低,箭在飛行時的狀態就越軟。筆者這裡有兩張改變箭頭重量導致動態撓度參數發生變化的圖。圖比較複雜,簡單說一下,35磅的野牛弓用27.5的拉鋸,射30寸長,52.5(相當於國內600撓度)的箭,用150格令重的箭頭。箭桿本身的靜態撓度是52.5,配150格令重箭頭,動態撓度參數降低到46多一點。而在換成120格令重的箭頭後,動態撓度參數提高到53,等於說箭變硬了,更適合遠距離射擊。

但近距離時,情況就不同了。傳統弓在射箭時,如果箭桿太硬,會遇到箭桿撞弓把的現象,會對箭身造成干擾,這樣箭就很難命中目標。現代很多傳統弓射手也會在一定距離,使用將近300格令重的加重箭頭(一般普通靶箭頭重量只有100格令),來保證箭道平穩,提高精準度。

撓度變化表

簡單說,古人知道重箭適合破甲也更有殺傷力。但重箭會導致箭支在飛行時顯得比較軟,所以不適合遠距離射擊。可同時,重箭頭又非常適合近距離的精確射擊。

因此這麼看,古人的設計是非常精妙的,所以裝備長鋌重箭專門追求近距離的平直彈道與強大殺傷力。而那些出土的50到100克的長鋌超重箭頭,整個箭支能達到200克左右,堪稱小投槍,近距離絕對是鎧甲與盾牌的噩夢。

當然,光說不練假把式,秦弩的長鋌三棱重箭破甲能力到底如何,還需要實踐的檢驗。這就是本文的另一個重頭內容——秦弩破甲試驗!該試驗是測試低磅弓試射三棱與四棱箭頭,有挺箭和無挺箭對冷軋鋼板的破壞,論證秦弩的破壞力。

因為弩涉及法律問題,所以本次試驗採用筆者製作的25磅層壓漢長梢弓,使用傳統漢式射法大拇指扣弦,單鉤手法。由於本次試驗的幾支箭撓度各不相同,因此將採用偏推的特殊手法,讓箭桿盡量避開開弓把。減少撓度不同對發射,測試的干擾。

王斗本人室內18米射90厘米長的傳統竹箭的散布

本次測試選取了四種箭頭:普通競技箭頭,黃銅靶箭頭,自製三棱箭頭,自製四棱箭頭。以下內容較為專業,非古兵器復原愛好者可以跳過這部分。

據對秦鏃的電子探針微區成分分析的結果表明,秦鏃表面層含銅在19.6-59.5%範圍,錫量在35.76-28.77%範圍,而鉛量則在7.92-12.3%範圍。鑄造錫青銅,在含錫5%時,布氏硬度HB50;10%時,HB60;15%時,HB85;20%時,HB150;25%時,大幅上升至HB280;30%,更是飆升到HB430。硬度數值越大,硬度就越高。大部分現代低錫青銅(含錫量在百分之10左右)布氏硬度為HB80-100,而秦弩箭頭明顯為高錫青銅,含錫量在百分之30時,硬度為HB430,如果是含錫量為百分之35,硬度數值接近HB500。箭頭本身是不需要韌性的,因此如此之高的含錫量配比,獲得很高的硬度,也就不難理解了。

由於本次試驗缺乏資金支持,筆者沒錢鑄造高錫青銅,所以只能選取接近秦弩箭頭數據的材料。筆者自製的三棱箭頭材質為GCr15軸承鋼,四棱箭頭材質為40號鋼。這兩種材料經過正規的加熱程序的情況下,硬度分別為HB740,HB570。本次試驗的材料,經過筆者簡陋的淬火工藝後,具有一定硬度,但使用普通鉗工銼刀可以很容易銼的動。普通鉗工銼刀硬度為HB700左右。可見經過筆者加熱淬火後的箭頭硬度在HB500左右,接近含錫量在30%左右的秦弩箭頭硬度,可以用來測試。在相同的加熱條件下,兩種箭頭最後的硬度應該是相差不大的。

打磨好的三棱和四棱箭頭

對箭頭進行淬火提高硬度

以下內容較為專業,非弓箭愛好者可以跳過這部分。

四棱外套箭頭安裝在松木製成的清代套檔子形制木箭上,三棱帶挺箭頭安裝在茶桿竹製成的竹箭桿上。由於天氣以及時間問題,靠近箭頭的箭桿部位會纏黃色滌綸線,刷502膠水加固。傳統竹木箭是纏牛筋,塗抹生漆加固,雖然用的材料不一樣,但是效果都是一樣的,起到加固箭身的作用。

製作完成的箭只

纏牛筋塗抹生漆的傳統箭只

25磅漢式長梢弓和明制式四捷機扳指

如上圖本次將按照順序測試普通競技箭頭,黃銅靶箭頭,三棱箭頭,四棱箭頭。這四支箭的重量分別為,38.2克,40克,35.5克,36.1克。一般一磅弓力配10格令重量的箭,250格令為16克,我們本次測試的箭都超過這個重量接近一倍,目的是為了驗證超重箭只對破甲的作用。本次測試採用1.44厚度的冷軋鋼板,射擊距離為12米。

測試用的冷軋鋼板

第一支混碳競技箭頭,對鋼板沒有造成太大的傷害。

第二支黃銅箭頭,鋼板被打了很大的凹陷。

接下來是第三支三棱箭頭,擊穿鋼板。

接下來是四棱箭頭,鋼板也被擊穿。

對比箭頭,四棱箭頭明顯已經鈍了,三棱箭頭的刃口雖然比較單薄,但是沒有造成任何損傷。

最後,我們拉近距離,5米進行射擊。四棱外套箭頭瞬間斷裂,但是三棱箭頭依舊堅挺,而且給鋼板造成了比四棱箭頭更大的傷害。三棱箭頭在隨後的6箭里依舊沒有造成傷害,而且將鋼板整體打彎。

大圓為三棱箭頭,小圓為四棱箭頭

三棱箭頭完全擊穿鋼板

最後,我們可以得出一些很有意思的結論了:三棱箭頭的穿透能力強於四棱箭頭,帶鋌箭頭比不帶鋌的外套箭頭堅固。這也解釋了為什麼戰國時期,三棱有鋌鏃成為主流箭鏃,甚至有些長鋌箭鏃總長可達30~40cm。可見,古人也是通過不斷改進最終才決定一件兵器的形制,更不會帶著玩具上戰場。

考慮到本次試驗,只用了25磅軟弓測試,就達到了這樣的破甲效果。那些出土的100克重箭頭,再使用100磅以上重弩弓,近距離絕對是鎧甲和盾牌毀滅者,重裝戰士的剋星!這也解釋了為什麼標槍一類武器為什麼在秦代不受重視。因為長鋌三棱重鏃,已經超越了標槍的近距離毀傷效能。

編後記:這次試驗最大的遺憾就是資金的不足。冷兵器研究所真的很想去儘力去復原秦弩的殺傷效能,但成本壓力是巨大的。俗話說的好,萬惡之源,沒有錢……

文系冷兵器研究所原創稿件。主編原廓、作者王斗,任何媒體或者公眾號未經書面授權不得轉載,違者將追究法律責任。

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