大沽口炮台遗址出土的火器及其研究

马文艳

一、大沽口炮台遗址出土火器的研究价值

大沽口炮台始建于明嘉靖年间（1522—1566），重用于清鸦片战争期间，是我国明清北方海防最重要的军事防御设施之一，在中国近代史上曾发挥过重要作用。大沽口炮台的历次失陷也导致清政府内部开展了关于海防战略的大讨论，使清政府认识到海防的重要性和迫切性，提出了组建现代化海军和建设沿海防卫体系等具体主张。

在鸦片战争时期，大沽口炮台经过历次修缮，安设铜铁大炮，布防逐步得到加强。洋务运动时期，大沽口炮台在李鸿章不遗余力的建设下，炮台日臻完善；整个海防区域内布置发电所、电信局、探照灯等先进设备，更配备了德国克虏伯和英国阿姆斯特朗等世界先进的武器装备。除布置炮位，河滩上建有壕沟、拦潮坝、土垒等；航道内部有水雷、碰雷、沉雷、沉舰障碍、拦江索等；海口水域布置巡洋舰和鱼雷舰协防。在我国沿海海防体系中，大沽口炮台作为京畿重地的海上门户，其战略地位和布防意义得到了清政府的高度重视，历史信息含量也极为丰富。因此对于出土火器的研究对军事科学史、武器发展史等领域均具有较高的科学研究价值。

二、大沽口炮台火器发展的主要背景

明嘉靖年间（1522—1566），特别是中期以后，倭寇与中国海盗的袭扰日趋严重。为了确保首都的安全，明朝政府在“大沽海口宿重兵”，大沽地区开始设防。明代统治者十分重视国家武备，对火药、火器尤为重视。在这样的历史背景下，明代的火药、火器迅速发展起来，出现了我国火药火器史上的鼎盛时期。

1592年（明万历二十年），日本发动侵略朝鲜的战争，明朝政府加强渤海沿岸的防守，并准备援助朝鲜。天津驻军增至23000余人，1597年还在天津设海防巡抚。

1726年（清雍正四年）初，清政府设立天津水师营，驻扎大沽海口卢家嘴，辖有水师官兵2000人。1767年（乾隆三十二年）因海上无战事，水师被裁撤。

为了加强对火器特别是枪炮的管理，清政府统筹规划，统一标准，统一式样，曾于1756年（乾隆二十一年），制定了“钦定工部则例造火器式”，将子母炮、威远炮、大将军炮、将军炮、神威炮等共计八十五种，鸟枪、排枪、三眼枪等共计十七种，列为国家制式武器，颁行全国。品种众多的国家制式火炮鸟枪，足见当时清代火器的兴盛发达。

1816年（嘉庆二十一年）8月22日，嘉庆皇帝上谕内阁：“天津为畿辅左腋，大沽等海口，直达外洋，从前曾建设水师驻防，后经裁撤。该处拱卫神京，东接陪都，形势紧要，自应参考旧制复设水师营汛，以重巡防。”

鸦片战争时期，大沽口炮台几经兴废，其武器装备随布防的加强也有了不同程度的提高。1842年讷尔经额布防大沽口，在修筑大沽口炮台的同时，新铸和调拨火炮344门，其中，三百斤以上的火炮144门，用于行军近战的三百斤以下至百余斤的小铁炮200门。僧格林沁布防时期，南岸前炮台和中炮台各安设铜炮三门，分别为1.2万斤、1万斤和5千斤，后炮台安设5千斤铜炮1门；北岸前炮台和中炮台各安设重炮3门，石头缝炮台安设重炮3门。这些重炮主要用于攻击舰船。此外，还在营墙上安设了用于攻击登陆部队的小炮。到第二次大沽口之战前，大沽地区已驻兵7000人，其中南北6座炮台驻兵约4000人。新城、新河也驻扎了重兵。北塘海口驻扎2100名官兵。驻军经常进行军事演习，提高了战斗力。

直到遭受鸦片战争的痛击后，清廷才又积极在沿海加强战备。洋务运动时期，炮台建设、武器装备均已达到当时世界先进水平。学习、效仿欧美各国修筑炮台的方法，直接应用于修建大沽口炮台的实际工程中；在武器装备上，还先后添置了当时世界先进的德国克虏伯大炮、英国阿姆斯特朗大炮、瓦瓦司大炮等新式近代化武器，设水雷、旱雷、沉雷、拦江索等防御设施，炮台间、炮台驻地与天津市内间架设了电报线，防御体系初具规模，使大沽口炮台的战斗力空前提高。

三、大沽口炮台遗址出土的火器研究

（一）出土火器的主要类型

近年来，随着遗址保护、利用工作的逐步开展，遗址周边埋藏的火炮相继出土，对于文物的历史价值、艺术价值、科学研究提供了较为丰富的依据。对于中国近代军事科学史、火炮铸造史等研究均具有较高的科学价值。

在目前国内火器研究领域，就火器类型的划分有不同的观点，按照制造的国度和时间顺序，可分为中国旧式火炮、新铸的大小各类火炮、购买的葡萄牙式或英国式加农炮、仿制的英国夷炮四类；按照火炮的弹道特性，可分为红夷炮、抬炮、子母炮和臼炮四类；按照长度和重量，可分为长管滑膛重炮，这种火炮就是明末清初的红夷炮原型。大沽口炮台出土的第二次鸦片战争时期的铁炮，多为这种类型；身管较短的轻型滑膛炮，包括神威将军、神功将军、劈山炮、子母炮、奇炮等；洋务运动时期引进的后装线膛炮；按照铸造的方式，可分为：泥模整体铸造法、复合层结构制造法、铁模铸造法、熟铁锻造法等等。

本文主要按照火炮的弹道特性将大沽口炮台出土铁炮划分为：红夷炮、抬炮、冲天炮、后装线膛炮等几个类别，另有缴获、仿制的英美铁炮等类型。

第一类：红夷炮。

红夷大炮是16至19世纪之间的英制前装重型滑膛炮，炮口加粗呈花瓶状，因其射程远，火力出口时猛，加厚以防震裂，长自一尺七寸七分至丈有二尺。清朝进行了大量的仿制，盛极一时，大沽口炮台出土的红夷大炮占出土火器的绝对比重，也不难说明此种式样已经成为第二次鸦片战争时期清军武器的主要制式。

红夷大炮在设计上确实有其优点，它的炮管长，管壁很厚，而且是从炮口到炮尾逐渐加粗，符合火药燃烧时膛压由高到低的原理；在炮身的重心处两侧有圆柱型的炮耳，火炮以此为轴可以调节射角，配合火药用量改变射程；设有准星和照门，依照抛物线来计算弹道，精度很高。多数的红夷大炮长在3米左右，口径110-130毫米，重量在2吨以上。红夷大炮最突出的优点是射程，对重型火炮而言，射程是衡量其性能的重要环节。红夷炮可分为单层体、双层体和三层体结构。双层体又可分为铁芯铜体和双层铁结构；也可分为岸炮和舰炮两类。面对西洋战船巨炮，此属岸炮拒敌。

《钦定大清会典·军器》中载：凡制造火器，大者曰炮，重自560斤至7000斤，轻自27斤至390斤。大沽口炮台遗址出土红夷铁炮，多为4000-5000斤大型炮或6000-8000斤巨型炮，这也与其发展到清代铸造只注重大体量，以求增加射程的思想颇为吻合。这些炮看似威武，可实际上射程还不如明朝进口的那些红夷大炮，加之开花弹的失传造成与英军对抗时吃亏不小。

第二类：抬炮。

抬枪形制与鸟枪同，只是重量稍重，10-30斤，称为抬枪，大于30斤以上的叫做抬炮。2002年于大沽地区征集抬炮一门，口径为4厘米，长约3米，重量30余斤，较一般的兵丁鸟枪结构基本相同，但口径稍大，装药量、射程及杀伤威力远远大于兵丁鸟枪。抬炮系明清以来受世界火器轻型化发展潮流的影响，中国唯一的独创物，属前膛火门点火式。从1829年开始装备满洲八旗，其结构原理与同类的步、马枪相同，只是尺寸、重量、装药量、威力、后坐力等比步、马枪大。在19世纪60年代发展成为后装线膛式火炮。因其体长，使用时需扛抬以行，安于架上施放，故此得名。抬炮与红夷炮和子母炮等相比，既有红夷炮的巨大威力，又有子母炮的灵便。其优势在于体轻，一般在百斤以下，用人力就可以运输和快速投入战斗；管长，口径小，火药爆炸后产生的压力相对增大，射程提高，威力增大。施放抬炮一般需要4人，行军时一同抬炮前进，作战时1人摆放炮架，1人装填弹药，1人调整角度，1人点火发射。此分工明确，炮手操作熟练，装填弹药迅速，可使射速加快。

第三类：冲天炮。

一种短身管、口径大的曲射炮。主要用于破坏坚固防御工事、舰艇甲板和歼灭敌方有生力量。身管长度一般为口径的2～12倍。最初发射石弹，后来发射铸铁球形弹、燃烧弹、爆破弹、混凝土破坏弹等。射程一般为10千米左右。此类炮铜制的称作“威远大将军”，铁质的称作“冲天炮”。大沽口炮台出土系铁质冲天炮，2000斤有余，炮身长1.5米，口径21厘米，底径46厘米，炮耳一侧残缺，有一个稍小于口内径的短截锥形药室（为了稳固地放置小量装药），发射空心爆炸弹，以大的固定角度发射，保证最大的曲射角度，以达到杀伤敌方的目的。使用方法是，首先在小膛内填满火药，间以木马子，然后把带引线的爆炸弹放进大膛置于木马子之上，弹周用火药填实，近口处以土围实。施放时，先点燃炮弹上的引线，再燃火门药。程序复杂，若偶发不出，危险系数一定很高。《钦定大清会典图·武备》称：“炮发子出，迸裂四散，为用最烈。”发射方法亦颇似明代的飞摧炸炮。

第四类：美国达尔格伦炮。

1851年，美国海军司令约翰·阿道夫·达尔格伦（1809-1870年）发明了一种前装滑膛炮，它的明显特征是外形象啤酒瓶，那是因为设计上需要，在压力最大的部位使用了最厚的金属。炮尾管很粗，至炮口逐渐形成锥形，被称为“达尔格伦”炮。这种炮曾被美国海军采用。1857年，美国北军军官托马斯丁·罗德曼（1815-1871年）将此种工艺进行了提升，采用了中空的模芯，并在其中导入冷却水，再以流水进行冷却，这是一个使内膛先行硬化的方法，是早先套筒炮实验合乎逻辑的发展结果。外层金属冷却时向内缩拢，向已经硬化的内层继续加压。这样，发射药的爆炸力就为炮膛四周的整个厚金属层所吸收，而不是层层向外扩张。如此，即可使炮管自内向外渐次凝固，所铸之炮因而可以更大，且耐用程度更可达到先前的5-10倍。大沽口炮台遗址出土该铁炮一门，炮身前端被毁，一端炮耳残缺，残余炮身长210厘米，前端外口径55厘米，前端内口径25厘米，炮耳处宽23厘米。无纹饰及铭文，单层体炮，炮身锈蚀较严重，该炮在国内并不多见。

第五类：英国舰炮。

清军对洋炮的学习与应用有一个漫长的过程，即使到了第二次鸦片战争时期，清军仍然不善使用。《筹办夷务始末》中载：清军在第二次大沽口炮台保卫战胜利后，从击沉的英舰上捞起洋炮13尊，其中万斤以上的就有4门，布置在大沽各炮台。主帅僧格林沁得此：“炸炮炸弹，苦心研思，督令火器营兵依样仿制”，结果，“无师之学，仅能得其大概。”

馆藏两门欧洲舰炮，炮身上铭文短、信息量较少，有“皇冠”标志和“ROUGERS”字样、“↑”符号、“B.P”字样，据考证“B.P”标识，如“B.P&CO、W.P、WC、JUJ、ELC、PWP、Liverpool”等均系造炮公司名称缩写。英国在1925年以前的黑火药武器常有“皇冠”和“B.P”等字样的标志。“B.P”公司是英国政府的合作伙伴，但也有其他的公司给政府制作大炮，如果是英国政府定制的铁炮，炮身上有“↑”符号，代表三个部门，分别是军需部、陆军部和财政部批准制造的。炮身上CWT标志为英担标志。

该舰炮有明显标识，为英军之物，是第二次鸦片战争中英法联军侵华的罕见物证。对于鸦片战争时期中英船炮研究、英国作战武器各部位比例、火炮形制、弹药技术、点火装置等方面，特别是铁炮的材质、制造、加工等技术关键之处的改进革新，在射程、射速、射击精度和杀伤力等方面较清军火器的对比分析有着较为深刻的意义。

（二）出土火器的铸造工艺、材质及火药的使用

当年大沽口炮台安设的火炮主要为铜、铁两种材质。1858年僧格林沁布防大沽口，南岸前炮台和中炮台各安设铜炮三门，分别为1.2万斤、1万斤和5千斤，后炮台安设5千斤铜炮1门；北岸前炮台和中炮台各安设重炮3门，石头缝炮台安设重炮3门。这些重炮主要用于攻击舰船。此外，还在营墙上安设了用于攻击登陆部队的小炮。目前出土火器以铁质为主，且多为鸦片战争时期所铸造，其采用的制造技术以生铁为材质，泥模法铸造为主，制造方法包括熟铁锻造法、泥模铸造法、复合金属制炮法和铁模铸造法。

铁炮质量与它的材质有直接关系，材质决定着火炮的使用寿命，它取决于冶铁原料及冶炼、铸造、加工等技术。大沽口炮台出土铁器文物主要有灰口铁和白口铁两种，而西洋当时铁炮主要是灰口铁，灰口铁的材质优于白口铁，所以西洋铁炮要比清军铁炮质量上略胜一筹。白口铁因断面为白色得名。白口铁质地较硬且脆，不易切削，不易进行机械加工。如《鸦片战争档案史料》中载，道光二十一年（1841年）十月十七日，浙江巡抚刘歆珂奏：“惟铁斤有紫口、青口、白口之分，铸铁以紫口铁为上，青口铁次之，白口铁则性脆质粗，易致炸裂，不适于用。”《火器略说》中说：清朝历来营局所造大炮，俱用生铁，性质坚刚，铸成之后，不得打磨，不可钻锉，其炮体既已粗糙，而药膛又滑。若生铁性刚，钻锉无所施，且多蜂窝，必致炸裂。从记载对三种铁的性能描述可以推断“白口”即白口铁；“青口”可能是灰口铁，解释为展性铸铁比较可信，从两则史料叙述中推出清军铁炮材质以白口铁为主。灰口铁因断面呈灰色得名，质较软，可进行切削加工，热时容易流动，铸造性能好，较耐磨。

清代早期所使用的火药中硝、硫、碳比为71：4：24，因火药中硝含量过高，所以容易受潮，不便保存，无法充分燃烧，而且发射时容易产生浓烈黑烟，暴露目标，到了同治年间开始使用近代火器，仍然继续使用手工配制的黑火药，1864年（同治三年）才开始制造专用于洋枪洋炮的精制火药—夯药，并广泛用于作战使用。2009年大沽口炮台考古勘探的过程中出土清军所使用的火药即为此种夯药。

（三）出土火器炮弹研究

清代火器所使用的主导炮弹为球形实心铅铁弹。对当时使用的炮弹从材质上分类可分为：石弹、泥弹、铁弹、铅弹四种；从外形来分，多为圆球形和长体形等，圆球形炮弹在出土的火炮弹丸中占绝大多数；从性能分，可分为实心弹和空心爆炸弹两种。大沽口炮台遗址出土炮弹主要为这两种。

实心弹：出土这类炮弹占绝对比重，直径从2-25厘米不等，一般重量约1.5-5千克，大者也不过10千克。外形分圆球形和长体形两种，以圆形炮弹居多，占绝对比重，在遗址展示的一门铁炮炮口内尚存长形炮弹，因其炮口径小，将炮弹制成长形增强其杀伤力。

霰弹：大沽口炮台出土霰弹一枚，直径28厘米，小炮子若干，主要用于臼炮（冲天炮），清军火炮发射的蜂窝弹，散弹的一种。弹壁薄，内装黑色炸药和小铅球或钢球，弹头装有定时的引信，能在预定的目标上空及其附近爆炸，杀伤敌军的密集人马。也叫榴霰弹﹑子母弹﹑群子弹。

爆炸弹：爆炸弹需先后点燃预留出的火绳和火门处火药，发射程序复杂，有在炮膛中爆炸的危险，所以实战的次数不多。在大沽口炮台遗址博物馆陈列的一门铁炮中尚有未发射出的炮弹一枚，据察确系空心爆炸弹，弹面中留一孔，约20毫米，便于穿插引线，另置铁耳环，以利提携。据魏源《海国图志》记载，清道光年间的空心弹“中半装火药，杂以尖利铁棱……一经放出，其火力能到之处，弹子即必炸开，弹内之药，用黄较多，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……一炮可抵十数炮之用”。可见，改进了的空心爆炸弹其杀伤力更大了。

英国伦敦皇家伍尔维奇兵工厂博物馆陈列有1门英军在大沽口炮台缴获的清军与英法联军之役时期的清朝铁心铜体火炮，造于1848年前后，其上的铭文：“吃炸子一粒，重二十六觔，吃药六觔；吃火攻炮子一粒，重十八觔，吃药四觔”。这里所称之“炸子”，应是壳厚约2-3厘米的空心爆炸弹，内置有杀伤力的碎磁和铁棱等；而“火攻炮子”则是空心烧夷弹，内置易燃物，壳厚约1-2厘米。两弹内部应均有火药，在射至敌营时会炸开。

（四）出土火器的主要特点

大沽口炮台遗址出土铁炮中有三门前装滑膛炮双层炮，1门前装滑膛炮双层套接炮，其余均为单层铁炮；由于1900年炮台被迫拆毁，作战所使用的武器也遭到不同程度的破坏，19门铁炮中大多数都没有炮耳，并有不同程度的残损。我们主要通过双层铁炮的金相分析来窥探其主要特征：

2001年大沽口炮台“海”字炮台遗址附近出土，双层前装滑膛炮，系生铁铸造，重约1300斤，炮身长180厘米，炮口前端外口径23厘米，前端内口径9厘米；双层炮，炮耳残缺，引芯口明显；炮身锈蚀不严重；出土时炮身有“嘉靖”字样。该炮系明朝时期著名的红衣大炮，也是中国传统前装滑膛炮，炮管前细后粗，有效射程可达千米。其金相组织分析结果见表1、图1：

双层铁炮最早铸于明代嘉靖年间，多层套铸的火炮技术克服了火炮泥模铸造一次成型导致的缺陷，在发射时防止炸裂，在当时也是不小的创举，早于欧洲铸炮工艺300余年，从铁炮的金相分析不难看出，该双层炮的内层为熟铁，外层为白口铸铁。其设计目的很明确，为避免开火时炸膛，利用延展性好的熟铁材料作为铁炮内层，廉价、性脆的白口铸铁作为铁炮外层。且由于制作成本和工艺要求高，双层体铁炮在目前国内所出土的铁炮中所占比重较小，具有较高的文物研究价值。

（五）出土火炮的攻击力研究

在历次大沽口保卫战中，清军火炮射程近、杀伤力小，是清军失败的重要因素。清朝手工生产方式的技术背景决定了其制作效率不高，炮身加工粗糙，炮身各部位与口径比例偏差大。制约了其射程、射速、射击精度和杀伤力，这些性能的提高对于战争胜负的影响至关重要。据史料记载不同类型火炮射程不同，最大射程与有效射程差距很大。

两次鸦片战争时期，清军百斤至二三千斤重的红夷舰炮和岸炮，发挥作用的有效射程只有400多米；出土的红夷巨炮的最大射程可达4000米之外。清军火炮射击的精度在实战中普遍不好。这是由于铸造过程中炮膛内部不光滑，难以保障炮弹顺利发射，炮弹在炮膛内跳动幅度大，很难准确射击；另外，出土的大型重炮机动性差，射击精准度也大打折扣。另外，炮车、铳规、望远镜等辅助工具的缺失及炮手并非熟练的操炮技能也阻碍了清军大炮的实际攻击力。

综上，大沽口炮台出土火器多为第二次鸦片战争期间中方所使用，为我国近代历史的生动见证，在清代战争武器的不断发展进程中成为不可或缺的重要组成部分。在抵御外敌入侵的战争过程中，清军的主要作战方式系海陆炮战，火器是最重要的武器，对于当时清军所持火器的研究属于战争研究的重要领域。所以对于战争武器主要特点、攻击力及其主要发展的了解进而剖析武器技术和性能差异；历次战争的失败因素及武器与武器密切配合的贯彻者等等历史信息的研究具有极为重要的意义。

（作者单位：大沽口炮台遗址博物馆）