簡介
製造方為埃爾斯維克軍械公司(Elswick Ordnance Company)和皇家軍備局(Royal Arsenal)的伍爾韋奇工廠(Woolwich)。阿姆斯特朗炮是英國陸海軍使用的早期後裝炮。在後來的英國海軍的鐵甲艦上也有搭載。
阿姆斯特朗乃是一個世界軍事史上有著盛名的武器家族。廣義上的“阿姆斯特朗炮”是泛指由19世紀英國著名火炮專家Sir William Armstrong所建立的阿姆斯特朗公司所開發的一系列大中口徑火炮。該炮在日本家喻戶曉,與日本近代史有巨大淵源,同時與我國也有巨大淵源。
第二次鴉片戰爭中,英軍利用阿姆斯特朗炮迅速攻破了大沽炮台。
起源
1854年,阿姆斯特朗爵士與英國戰爭部接觸,得知戰爭部需要一種新的火炮設計。為此,他開始設計阿姆斯特朗炮,最開始的設計是一種3磅的後膛裝填線膛炮。後來,他將設計改為5磅炮。設計提交後製造方迅速就製成了樣品。
英國戰爭部最終於1858年決定採用阿姆斯特朗的設計。期待著該炮作為最新銳武器能有優秀的表現。為此英國政府購買了火炮專利權並立法禁止輸出該火炮。
但是一開始的時候,戰爭部僅將此設計用於小型火炮上來完成“特殊野戰用途”。最開始完成三種是6磅的山炮和小型野戰炮(64毫米)。為馬拉炮兵製造的一種9磅炮(76毫米)和12磅野戰炮(76毫米)
阿姆斯特朗最開始並未考慮要設計更強勁的火炮。但是他的設計在測試中表現很好,所以戰爭部要求他拿出更強力的設計。於是阿姆斯特朗拿出來幾個新設計。主要的設計有三種。第一種設計是20磅(95毫米)野戰炮,第二種則是40磅(121毫米)的攻城炮,第三種是110磅(180毫米)重炮。
這三種設計完成後,1859年英軍使用裝甲靶艦“特魯西”(Trusty)號來實彈射擊測試各型阿姆斯特朗炮。受測火炮為40-100磅之間的諸版本(120-152mm),測試中發現均無法穿透特魯西號的102毫米鍛鐵鐵甲。但是測試中英軍認為該炮在射程和準確性上都十分讓人滿意。基於這些理由決定採用該炮。
除了一種為紐西蘭設計的20磅短程野炮以外基本都先後為英國海軍所採用。英軍採用該炮之後最開始僅在巡洋艦等大型軍艦裝備2門左右。
在接下來的三年中,阿姆斯特朗爵士完善了他的設計,並成功的設計出了口徑更粗的版本。新版本最終成為了實戰用阿姆斯特朗炮。
1861年下水的鐵甲艦勇士號(Warrior)上裝備了大概10門左右。隨後英軍艦隊逐漸增加這種火炮的裝備量。但是因為該炮過於精密,生產量上不去,所以仍然還是大型戰艦使用的裝備。
1862年薩英戰爭結束後,因為在戰鬥中阿姆斯特朗炮屢出問題,英軍內部對火炮的可靠性及其懷疑,英國政府隨後決定組成一個委員會來處理阿姆斯特朗炮的問題。
1863年英國軍械評議委員會(Ordnance Select Committee)開始調查阿姆斯特朗炮並對前膛炮和後膛炮的各自優點進行比較。
1864年,(因為在薩英戰爭中的表現)英國政府宣布停止製造阿姆斯特朗後裝炮。隨後委員會發表報告,從而在理論上支持了政府的這一決斷。
委員會的報告認為阿姆斯特朗炮的新特性——多重膛線,鉛塗彈和後裝填設計相當的複雜和低效。儘管很有威力,但是由於阿姆斯特朗炮的新特性導致其價格高昂,不適於批量製造。而且因為薩英戰爭中的火炮事故使其可靠性受到質疑。所以委員會認為阿姆斯特朗炮不適合做為主力火炮上戰場。(此報告不排除有阿姆斯特朗的 競爭對手惡意中傷的可能)經過對比,委員會對於前裝炮非常看好,因為前裝炮技術相對成熟,可靠性好而且便宜。所以委員會認為前裝炮更適合戰場的需求。
然而,儘管前裝炮有著更便宜更安全更成熟的優點,儘管委員會對阿姆斯特朗炮大加鞭撻。但是最後在報告中委員會還是對阿姆斯特朗炮的威力和先進性予以了高度的評價。(最受詬病的難以排除遲發彈和卡殼彈的問題在後來設計的百噸阿姆斯特朗重炮中得到了解決)隨後的調查雖然對於後裝系統予以肯定,但是後裝炮的昂貴造價還是讓委員會建議政府採用前裝炮。
由於採納了他們的建議,1870年,英軍開始撤裝後裝炮,以前裝炮代替。為了能讓前裝炮也使用膛線,阿姆斯特朗在1866年向戰爭部遞交了他的前裝設計。在設計中對炮彈進行了修改。在炮彈外殼上車以凸起紋路以配合膛線。然而在 火炮測試中發現這種設計非常糟糕。以100磅新設計型前裝炮射擊裝甲板發現即便是4英寸的裝甲板在50碼內都無法穿透。從而證明了這種設計之失敗。
為了彌補不足之處。阿姆斯特朗隨後開始了新的設計。
1876年阿姆斯特朗向英國海軍部提交了重100.2噸,口徑450mm(17.76英寸)的重炮設 計。這就是百噸阿姆斯特朗重炮。但是(由於委員會報告)海軍部對此設計不感興趣。再次失手的威廉姆爵士結束了跟埃爾斯維克公司的合作,回鄉自辦工廠和武器公司,阿姆斯特朗軍械公司從此誕生。
因為阿姆斯特朗炮的成功,所以威廉姆爵士被認為是世界第一流的武器設計師。他的公司成立後,各國軍方慕名而來。這個百噸阿姆斯特朗炮的設計引起了義大利軍方的很大興趣。於是在1880年,義大利向阿姆斯特朗公司訂購了一批百噸前裝阿姆斯特朗炮,裝備在兩條新戰列艦杜里洛號(Duilio)和單達洛號(Dandalo)。每艦配備4門左右。口徑達450mm(17.76英寸)。這巨炮在當時創下了世界記錄。
義大利裝備此種重炮後,其海軍力量對當時英國的保護地直布羅陀和馬爾他就造成了威脅。但在一開始英國並不認為義大利海軍能夠給馬爾他和直布羅陀造成很大的 威脅。因為這兩艘義大利船都是22英寸的鐵甲,並不能抗住直布羅陀和馬爾他的岸防火力。委員會為這兩地推薦的火炮都是160噸-200噸的巨炮,其威力足 以摧毀義大利的戰艦。自信滿滿的英國開始投入力量生產委員會推薦的重炮以保持軍事力量上的優勢。
但是英國雖然百般努力,但是百噸阿姆斯特朗炮已經是當時前裝炮的技術自然極限。所以英國的研製不斷遭到失敗。最後英國不得不放棄研製委員會式重炮。一時之間沒有替代品的英軍不得不向阿姆斯特朗公司訂購了4門百噸阿姆斯特朗炮。在直布羅陀,英軍在維多利亞炮台和瑪格達納佩爾炮台各配置了一門。在馬爾他,英軍在瓦萊塔(馬爾他首都)北部的斯列瑪(Sliema)附近的劍橋堡(Fort Cambridge)配置一門。
在南部的卡坎拉(Kalkara)附近的雷尼拉堡(Fort Rinella)配置一門。這些都是英國為了支持馬爾他防務而幫助馬爾他建設的,總共耗資18890鎊。後來維多利亞炮台配置的火炮出現炸膛事故。
現存的百噸阿姆斯特朗炮僅剩瑪格達納佩爾炮台和雷尼拉堡的兩門。百噸阿姆斯特朗重炮是前裝炮時代的巔峰。在完成這兩項訂貨後,阿姆斯特朗一直為英軍承造前裝線膛炮為生。在此之後因為鐵工技術的進步,工程師們均開始採用後裝系統來代替前裝系統,前裝炮的時代走向沒落。而阿姆斯特朗爵士曾在後裝炮上取得成功,這 讓他的公司得到了很大發展。所以19世紀80年代始英軍列裝大口徑後裝炮時,同時因為線狀無煙火藥的誕生使得新型火炮的開發成為可能。於是阿姆斯特朗公司 便投入到新型後裝火炮的研製中。隨後該公司因承造了17英寸(432mm)的巨炮而再次揚名。
隨後阿姆斯特朗公司以開發速射炮而享譽國內外,之後該公司一直以從事於各種各樣的兵器開發。成為國際上知名的老牌武器公司。
實戰
英軍首次使用阿姆斯特朗炮實戰的戰例,是在第二次鴉片戰爭中在北塘地區對抗清軍的戰鬥。根據羅伯特·斯溫霍(Robert Swinhoe)的報告顯示在這次戰鬥中,英軍用阿姆斯特朗艦炮來摧毀北塘的清軍炮台,炮擊重創了清軍。儘管清軍炮手英勇用土炮予以還擊。但是由於炮位胸牆不能為炮手提供充足的保護結果造成很大傷亡。戰後調查顯示在阿姆斯特朗炮壓倒性的火力面前,大部分陣亡的清軍炮手都是被炸成兩節或是屍體殘缺不全。盡顯威力的阿姆斯特朗炮一戰成名。
隨後英國因為生麥事件問題向日本發難。1862年,薩摩藩兵在回藩路經生麥村時,造成了數名英國人死傷的生麥事件。英國駐日公使代理尼爾(Edward St. John Neale)負責要求賠償,在得到幕府的10萬英鎊的賠償費後。其氣焰大為增長。與薩摩代表的交涉中態度更加強硬。而因為自身立場的問題,薩摩藩拒絕賠償。於是公使代理尼爾決定直接到薩摩與藩主進行交涉。隨行護送的是英軍遠東艦隊的7艘戰艦。旗艦是歐亞盧斯號。
6月27日,英軍艦隊抵達薩摩錦江灣,停泊於谷山鄉沖。雙方開始交涉。由於翻譯問題,薩摩藩拒絕英國方面的賠償要求,談判陷入僵局。英方以戰爭相威脅。並於7月1日強奪了薩摩藩的三艘蒸汽船(白鳳丸,天佑丸,青鷹丸)7月2日,薩摩軍決定先發制人,薩摩軍各炮台集中火力炮擊英艦。英艦馬上發動反擊。由於薩 摩炮台的火炮樣式老舊,射程太小。而英軍的艦炮樣式新穎,射程很遠。特別是阿姆斯特朗炮,在遠距離炮戰中取得了壓倒性的優勢。
但是,由於戰前對薩摩軍的戰鬥意志估計不足導致英軍戰前判斷錯誤。而且燃料和彈藥均準備不足。戰鬥時暴發大風雨導致英艦隊的瞄準連連失誤。命中率不高。所以炮戰結果是英軍人員損失較為慘重。其中50人受傷,13人陣亡,物質損失是1艘軍艦(旗艦)遭重創(指揮室遭命中,火炮一門炸膛)。薩摩藩方準備相對充足,戰鬥意志非常頑強。而且藉助堅固的炮位胸牆使減少了人員的損失。在英軍來襲之前已經做過演習,標定了射擊諸元。命中率很高。而且在戰鬥之前疏散了人員。所以此戰中僅陣亡8人,13人受傷。然而薩摩藩的物質損失遠大於英軍。鹿兒島城內多處倉庫被燒毀,城門被擊毀。薩摩軍的炮台也基本被摧毀。鹿兒島城下町燃起大火。510餘間房屋被徹底燒毀。燒壞者不計其數。同時薩摩的近代軍工廠集成館和近代鑄幣廠鑄錢局也因為英軍的炮擊而燒毀。薩摩藩下屬的3艘蒸汽船被奪走(後燒毀)。5艘民船被擊沉。在這次戰鬥中,阿姆斯特朗炮的威力在維新志士的心中留下了很深的印象。
然而此戰卻成為阿姆斯特朗炮的在英軍中的絕響。此戰中英國海軍方配備的100餘門火炮中有21門阿姆斯特朗炮,總共向薩摩的炮台傾瀉了365發炮彈。戰鬥中阿姆斯特朗炮問題頻出。多門火炮連發28次後就出現各種問題(早期線膛炮經常出現卡殼,遲發等問題)而不能繼續射擊。尤其糟糕的是旗艦歐亞盧斯號上的一門阿姆斯特朗炮發生炸膛,迸飛的後膛螺栓導致炮組死傷慘重。造成了此戰中英軍的最大傷亡。戰後調查顯示,阿姆斯特朗炮的製造工藝有相當的問題,特別是尾栓和鎖栓問題最嚴重。幾乎全部的火炮上的鎖栓均出現裂縫,個別炮的鎖栓破裂。這讓英軍對於阿姆斯特朗炮的可靠性甚為懷疑。
於是英國暫停了阿姆斯特朗炮的生產並開始對火炮可靠性進行調查。調查報告顯示,阿姆斯特朗炮的垂直鎖栓和尾栓均有嚴重的質量問題。委員會報告出台後。英國解除了阿姆斯特朗炮的禁令。同意出售阿姆斯特朗炮。訊息傳出後,記憶猶新的維新志士們立即開始嘗試購買阿姆斯特朗炮。阿姆斯特朗炮開始走入日本。
但是在早期維新軍手中的阿姆斯特朗炮仍然很少(因為價格非常昂貴。承擔不起費用),而且英國流出的阿姆斯特朗炮也很少。直到南北戰爭爆發時,英國向美國大量輸出阿姆斯特朗炮。南北戰爭結束後,兩軍剩餘了大量阿姆斯特朗炮,其價格大跌。維新軍才能購買得起。所以這些剩餘火炮大多被日本買走。這才拉開了阿姆斯特朗炮大量裝備維新軍的時代。
由於阿姆斯特朗炮的天價(據稱費用可達4000-6000兩每門。而且不能使用舊式火炮的炮彈,所以炮彈也要進口,其費用也很高昂)於是佐賀藩在進口了阿姆斯特朗炮後嘗試仿造並取得成功。司馬遼太郎的《阿姆斯特朗炮》就是描述這一事件的。
但是現代研究對於佐賀藩的阿姆斯特朗炮的火炮性能能否達到和原品一致表示質疑。因為製造這樣的先進武器首先需要有很高的工業技術水平。阿姆斯特朗炮是當時英國工業技術的最先進產品。佐賀藩的工業技術水平與英國相比尚有差距。其次,這種先進工業品的製造需要攪鐵爐,滾軋機,加熱爐,水錘等大型成套工業設備來製造材料和車床來切削零件。即便是當時英國的工業技術水平,也只能在全英設備最高最好的工廠里才能生產這樣的火炮。當時佐賀藩並沒有這樣的設備。而且這些設備都需要有設施完備的大型工廠和熟練的技師方可支撐。而佐賀藩當時雖然有類似設備和優秀的技術人員,但是實際作業能力與英國有差距。
所以當今研究認為佐賀藩的技術力只對於進口的阿姆斯特朗炮予以了改進增強了穩定性。而自造的阿姆斯特朗炮只在部分指標上能夠達到英國原裝貨的水準。
但是即便是仿製的阿姆斯特朗炮,在戰鬥中也發揮了很大的效用。阿姆斯特朗炮的狂猛火力讓佐賀藩兵如虎添翼。上野之戰中,維新軍僅用了兩門阿姆斯特朗炮,就輕鬆摧毀了彰義隊的防禦。在隨後的戊辰戰爭中,阿姆斯特朗炮為維新軍四處拼殺。屢建功勳,雖然在藤原之戰中,由於幕府軍占據了優勢地形,火炮不能完全發揮威力,導致了佐賀藩兵的失敗。但是在之後的會津鶴丸城戰役中,佐賀軍在四公里外的小田山上部署此火炮猛轟鶴丸城,導致城內死傷慘重。防禦被輕鬆摧垮。佐賀軍順利拿下了鶴丸城。
由於該炮的強大威力。幕府方也大量購買和配備。比如幕府軍的開陽號,但是幕府軍並未有效利用該炮。維新軍在驗證了阿姆斯特朗炮的威 力後大量進口和仿製。最後在圍攻蝦夷共和國之戰中,政府軍的鐵甲艦上裝備有大量的80磅阿姆斯特朗炮,給予幕府軍以極大殺傷。幕府終於在阿姆斯特朗炮的猛轟下徹底倒台。
阿姆斯特朗炮在幕末的表現無疑是卓越的,其戰績大大啟發了司馬遼太郎的靈感,所以在司馬遼太郎的關於幕末的歷史小說中,阿姆斯特朗炮成為最強兵器的代名詞。但需要澄清的是,司馬遼太郎對阿姆斯特朗炮進行了很大的藝術誇張,而且把阿姆斯特朗炮和阿姆斯特朗速射炮的性能給弄混了。(本文的阿姆斯特朗炮的“速射”性能指相對於舊式前裝炮,其裝填和發射時間的縮短。後來日軍三景艦上的速射炮是小口徑高速火炮。)從而創造了一個阿姆斯特朗炮的神話。以至於現在影視劇,電影,小說都深受影響。
再次強調:幕末的日本阿姆斯特朗炮是指這種火炮,甲午戰爭中的阿姆斯特朗速射炮跟這個炮是兩碼事。甲午戰爭中的阿姆斯特朗速射炮是新產品,是由法國著名武器設計師哈奇開斯設計,後授權英國阿姆斯特朗兵工廠生產。但是其炮架跟風帆戰列艦時代沒有太大差別。
技術分析
阿姆斯特朗炮由熟鐵鍛造而成,採取多層複合炮身結構,整炮由大小雙管組成複合多層炮身,其中小管內刻有膛線。炮彈為鑄鐵制。早期炮彈使用球形炮彈,外面像米涅彈一樣塗軟鉛以噬和膛線。中後期則改為現代炮彈式的圓錐彈頭。目前沒有資料表示這些炮彈使用了信管。鐵質的實心彈的重量大概在50公斤左右(110磅炮)。火炮也可以使用榴彈,榴霰彈和散彈。
炮彈作用原理和米涅彈非常類似。在炮彈上塗上一層軟鉛。這樣就可以讓炮彈有效噬合膛線並鏇轉。由於是後裝炮,所以沒有前裝炮那種需要降低炮身然後要人跑到前面去裝彈的問題。彈藥裝填時間大大縮短。因為規定了標準裝填程式所以可以連續開火。炮身使用鑄鐵製造。其多層複合炮身比整體鑄造式炮身來說其重量大大減輕。因此,該炮性能遠比同時代其他種類火炮優秀。該炮可以使用實心彈和榴彈。1858年英軍決定將該炮列為制式火炮。
阿姆斯特朗炮的一大對20世紀火炮設計有重大影響的發明是阿姆斯特朗式的壓縮式炮管。所謂壓縮式炮管指的是一種火炮炮管內膛的設計方法。其具體內容是從炮膛開始相當距離的炮管內徑都是平行的,接下來大幅縮小造成所謂的壓縮,最後將內徑壓縮至最終口徑相同的平行內徑炮管中。在阿姆斯特朗炮上的設計是,身管內徑後部的6英尺左右的炮管內徑比起前面的內徑明顯小。當裝填完畢發射時,這6英尺的小內徑可以磨掉炮彈上的鉛塗層。這樣當炮彈開始鏇轉著進入炮管的時候,其直徑就可以和火炮口徑相符。這個設計大大增加了彈道穩定性。
構造分析
以110磅阿姆斯特朗炮為例:
110磅阿姆斯特朗炮技術指標
磅數:110
重量:4.1t
類型:後裝線膛
口徑:178mm
彈重:50kg
炮口初速:358m/s
右圖為7英寸(178毫米)110磅炮的雙面圖。
1——垂直式鎖栓(vent piece)的把手:這是阿姆斯特朗炮最大的特點。該把手的作用是提出鎖栓,火炮發射之前需要將鎖栓塞回去以完成火炮的氣密,防止泄露火藥氣體。在第二圖里以鮮紅色部分表示。
2——螺鏇式火炮尾栓(breech screw):用以裝彈和閉鎖火炮藥室。第二圖中用明黃色標示。
3——火炮俯仰軸(trunnion):用以架設和穩定火炮用。也用於調整高低角。
4——火炮轉軸樞桿(pivot arm):轉動軸前端和嵌入炮門的樞桿連線起來並,和方位板一起使用,用以在調整火炮的左右移動時來固定火炮使其不會左右亂動。
5——方位板(directing bar)
6——後部支架(rear-chock):和方位板一起主要是起抑制火炮發射時的後坐力,保持火炮的穩定用的。
7——尾栓平置台(saddle):因為開火之前需要將尾栓拔出,拔出後的尾栓就被放在這個小台子上。
8——安全索孔(hawser):一般來說,火炮的方向板、後部支架和前部樞桿足以抑制火炮發射時的後坐力。但是為了安全起見還是在炮架上設計了這種以前的四輪炮架用的小洞,必要時可以從洞中穿過繩索來抑制後坐力。
此炮就是薩英戰爭時期讓薩摩大吃苦頭的那種。是阿姆斯特朗炮最具代表性的一型。可以看到這種火炮炮身已經不是以前的那種單層炮身了。而是採用新式的複合多層炮身。其中壓力較大的部分使用嵌入鐵環的方法來加固。圖中最粗的部分是火炮藥室部分。炮身鐵環的作用是應對膛壓,提高火炮的安全係數。因為這個鐵環可以熱脹冷縮。熱脹時可以分攤膛壓的擴張,冷縮時可以抑制火炮的膛內應力。這個設計日後被證明很成功。
本炮最大的特徵是尾栓和垂直鎖栓是分開的。一般的同時代火炮其尾栓和鎖栓是合二為一的,優點是部件數目少,加工也容易了。但是這樣的設計不利於炮膛的密封。容易泄露燃氣。所以本炮將兩栓分開使用。這樣便解決了這個問題。
操作流程
火炮開火完畢後,使用下部的滑車使其復位到原來射擊位置。(以下的數字標示對應圖三)
接下來轉動炮尾栓(10)以卸去發射後造成的膛壓並開膛。但是經常有因為壓力過大導致尾栓塞死擰不動的情況,這個時候就要使用錘子來擊打尾栓以開膛。
打開炮膛後,炮手抓住鎖栓兩側的鐵環把手(8)把鎖栓(7)提出來放到平置板(9)上。
然後清潔手使用清潔棒(3)插入炮膛內清除火藥殘渣等雜物。
隨後使用推彈桿(2)把炮彈(4),緊塞器(5)和裝藥(6)從尾栓上的空洞(11)處依次推入炮膛(空洞處在圖2和圖3中均以淺藍色表示)。緊塞器的作用是防止膛壓泄露。一般使用一種錫碗(tin cup)似的東西。
完成這些工作後,將火門(雷管)裝置在垂直型鎖栓上,然後將鎖栓插回炮身。鏇轉尾栓以閉鎖炮膛,尾栓鏇轉後會緊緊頂住垂直鎖栓以完成閉鎖。
然後鎖栓兩邊把手之間有一小孔是為點火口,火門會從點火口處露出,然後炮手點燃火門,火焰從點火口開始順著L型的通道到達炮膛內,點燃裝藥並擊發炮彈。
1號是該炮用的火門上的一個裝置(primer)。其頭部很尖,用以戳破火藥包以保證火焰進入火藥包中來擊發炮彈。研究表明這個部件可能很脆弱。
右圖是填裝發射動態示意圖。