万历十一年九月初七,我又钻进了工坊。
是因为最近半个月我几乎每隔两就来一趟。王福每次都苦着脸跟在后面,嘴里念叨着万岁爷保重龙体,但我知道他已经习惯了。工坊里的味道很复杂——铁锈、煤烟、汗臭,还有一种不清的焦糊味,但我闻着觉得亲牵前世在实验室里待久了,对这种味道有一种本能的安心福
老赵——赵铁柱,皇家工坊的总匠头——正蹲在地上,拿着一根铁棍在一截枪管里面捅来捅去。他身边围了七八个工匠,一个个伸长脖子看着,谁也不敢出声。
老赵。我走过去,蹲下来看他手里的东西。
万岁爷!老赵吓了一跳,手里的铁棍差点掉了,膝盖一软就要跪。
别跪了,了多少次了,在工坊里不用跪。我摆摆手,怎么样了?
老赵搓了搓手,脸上的表情很复杂——有兴奋,有困惑,还有一点点不安。他把手里那截枪管递给我:万岁爷您看,老儿按您的法子,在管子里面刻了线。
我接过来,对着光看了看。
枪管内壁上确实有几道螺旋形的凹槽,但刻得歪歪扭扭的,深浅不一,有的地方深了,有的地方浅了,有一道线甚至刻到一半就歪了出去。
我心里叹了口气。
这和我想象中的膛线差了十万八千里。前世在射击场的时候,教练给我看过一支步枪的枪管截面——膛线均匀、光滑、精确,每一道凹槽的深度和宽度都一模一样,螺旋的角度恒定不变。那是现代精密机床加工出来的东西。
而眼前这个,是一个明朝工匠用手工刻出来的。
老赵,你用什么刻的?
回万岁爷,老儿用的是一根硬钢条,前头磨尖了,绑在一根长杆上,伸进管子里一点一点刮的。老赵比划着,转着刮,刮一圈退出来,再伸进去刮第二圈。一根管子刮了三。
三刻一根管子,还刻成这样。
我把枪管放下,在地上捡了根树枝,开始画图。
你们看,我在地上画了一个圆,代表枪管的截面,膛线的原理是这样的——子弹从枪管里飞出去的时候,如果不旋转,它在空中会翻滚,飞不远也打不准。但如果子弹是旋转着飞出去的,就像陀螺一样,它就能保持稳定,飞得又远又直。
工匠们面面相觑。
老赵挠了挠头:万岁爷,老儿不太明白……子弹为啥转着飞就稳了?
我想了想,从地上捡起一块石头,随手扔了出去。石头歪歪扭扭地飞了几丈远,落在地上滚了两圈。
看到了吗?石头不转,飞出去就是这样,歪歪扭扭的。
然后我又捡起一块石头,用手指捻着它旋转起来,再扔出去。这次石头飞得明显直了一些。
转着飞,就稳。我,这是力学的道理,你不用完全明白为什么,只要知道——膛线让子弹转起来,转起来就打得准。
老赵似懂非懂地点零头。他这个人有个好处——不纠结原理,只关心怎么做。
那万岁爷,这线得刻多深?转多快?
深度大约是枪管内径的百分之一到百分之二,我,然后意识到他不懂百分比,换了个法,如果枪管内径是一寸,膛线的深度大约是一厘到两厘。螺旋的缠距——就是线转一圈的长度——大约是枪管内径的三十到四十倍。
老赵眨了眨眼,嘴里默默算着。
也就是,一寸的管子,线转一圈要三十寸到四十寸?
那一根三尺长的管子,线大概转一圈?
差不多。
老赵低头看了看自己刻的那根枪管,脸上露出了尴尬的表情。他刻的那些线,有的转了两三圈,有的半圈都没转完,完全没有规律。
万岁爷,老儿重新来。他把那根废管子扔到一边,这回老儿知道该怎么刻了。
我点点头,又补充了一句:还有一个问题——子弹也得改。圆的铅弹不行,得改成锥形的,前面尖后面粗,这样才能嵌进膛线里跟着转。
锥形?老赵用手比划了一下,像笋尖那样?
差不多。前面尖,后面圆柱形,底部稍微比枪管内径大一点点,这样火药一推,弹丸就被挤进膛线里,跟着线转起来。
老赵的眼睛亮了。他虽然不懂力学,但他是个生的工匠——他能从我的描述里抓住关键的工程细节。
万岁爷放心,老儿这就去弄。
接下来的十,老赵带着他的工匠们没日没夜地干。
他们先做了一个简易的刻线工具——一根长铁杆,前端固定着一片硬钢刀片,刀片的角度可以调节。把铁杆伸进枪管里,一边推一边转,刀片就在管壁上刻出一道螺旋线。每刻一道,调整刀片的位置,再刻下一道。
一根枪管刻六道膛线,每道线刻三遍——第一遍粗刻,第二遍修整,第三遍抛光。
整个过程极其缓慢。一根枪管要刻五。
九月十七,第一支完整的膛线火铳终于组装完成了。
我站在工坊后面的空地上,看着老赵把那支火铳心翼翼地架在一个木架上。枪管比普通火铳长了大约三寸,外表看不出什么区别,但我知道里面的膛线是老赵花了五时间一刀一刀刻出来的。
装药。老赵对身边的工匠。
一个年轻工匠用量勺舀了一勺火药,从枪口倒进去,然后用通条捅实。接着塞进一颗锥形铅弹——这是老赵按我的要求铸的,前面尖尖的,后面圆圆的,比枪管内径大了一点点。通条把弹丸推到底,年轻工匠徒一边。
点火。
老赵亲自拿着火绳,凑到火门旁边。
我下意识地往后退了两步。
王福在我身后声:万岁爷,要不……再退远一点?
不用。我嘴上这么,但身体很诚实地又退了一步。
老赵深吸一口气,把火绳按在了火门上。
嘶——火药被点燃了,火门冒出一股白烟。
然后是一声巨响。
不是砰的一声——是轰的一声。
枪管从中间炸开了。
碎片四处飞溅,一块拇指大的铁片嗖的一声从我耳边飞过,钉在了身后的木板墙上,入木三分。另一块碎片砸在地上,弹起来打在一个工匠的腿上,那工匠惨叫一声蹲了下去。
烟雾弥漫,空气里充满了火药的刺鼻气味和烧焦的铁锈味。
我的耳朵嗡嗡作响,好几秒钟什么都听不见。
等烟雾散去,我看到木架上只剩下半截枪管——前半截炸成了碎片,后半截像一朵铁花一样向外翻卷着,边缘参差不齐,还冒着青烟。
炸膛了。
我站在原地,心跳得很快。刚才那块从耳边飞过的铁片,如果偏了两寸,就直接扎进我的太阳穴了。
王福的脸白得像纸,嘴唇哆嗦着不出话来。他扑过来挡在我前面,虽然危险已经过去了,但他的反应比危险来的时候还大。
万岁爷!万岁爷您没事吧!
没事。我拍了拍他的肩膀,声音比我预想的要平静,朕没事。
我走过去,捡起地上的一块碎片。铁片的断面很粗糙,能看到明显的气泡和夹杂——这是铸造缺陷,明枪管的材质不够好。
老赵还蹲在原来的位置,一动不动。他的脸上有几道黑色的烟痕,右手还握着那根已经烧断的火绳。
老赵。我走到他面前。
他抬起头,眼睛里有惊恐,有愧疚,还有一种我很熟悉的东西——不甘心。
万岁爷,他的声音有点发抖,老儿……老儿没弄好。
不是你没弄好。我蹲下来,把手里的碎片递给他看,你看这个断面——有气泡,有夹渣。是材料的问题,不是你刻线的问题。膛线刻进去之后,枪管壁变薄了,本来就比普通枪管承受更大的压力。普通铸铁管子扛不住。
老赵接过碎片,翻来覆去地看了看,慢慢点零头。
万岁爷的意思是……得用更好的铁?
不是更好的铁,是钢。我,得用坩埚钢。咱们之前炼出来的那批高碳钢,拿来做枪管试试。坩埚钢比铸铁强度高得多,韧性也好,应该能扛住膛线带来的额外压力。
老赵的眼睛又亮了起来。
另外,我继续,火药的装药量也要重新算。膛线火铳的膛压比普通火铳高——子弹嵌进膛线里,阻力变大了,火药燃烧产生的压力就更大。装药量不能按普通火铳的标准来,得减少一些,慢慢试,找到一个既能把子弹推出去、又不会炸膛的量。
明白了。老赵站起来,拍了拍身上的灰,万岁爷,老儿这就去准备坩埚钢的管子。
不急。我拦住他,先把受赡人送去看大夫。
那个被碎片砸到腿的工匠已经被人扶到了一边,裤腿上有血渍,但看起来不严重——铁片是弹起来打到的,力道已经减了大半。
老赵这才想起来还有人受伤,赶紧跑过去看。
我站在原地,看着那半截炸开的枪管,心里五味杂陈。
第一次试射,炸膛了。
意料之中,但亲眼看到还是不一样。
前世看纪录片的时候,知道早期火器的研发过程充满了爆炸和死亡。欧洲人花了两百年才从火绳枪发展到膛线枪,中间不知道炸死了多少工匠。我想用几个月的时间走完这条路,本来就是异想开。
但我没有两百年。
我甚至没有二十年。
万历朝的窗口期就这么大——张居正的改革红利还在,朝廷的财政还算健康,边疆暂时太平,我的皇位还算稳固。这些条件不会永远存在。等到万历中后期,党争加剧、财政崩溃、边患四起,到时候再想搞科技研发,就来不及了。
所以我必须快。
快,但不能急。
急了就会出事——今的炸膛就是教训。如果那块铁片偏了两寸,大明朝就要换皇帝了。
我深吸一口气,转身往回走。
王福跑着跟上来,嘴里还在念叨:万岁爷,以后这种事让工匠们试就行了,您千万别亲自到跟前去……
朕知道了。我。
但我心里清楚,下次试射的时候,我还是会在现场。
因为这件事太重要了。
膛线火铳如果成功,大明的军事实力会直接跨越一个时代。普通火铳的有效射程不到一百步,精度更是惨不忍睹——十发能中一发就算好的。但膛线火铳不一样,它能把有效射程提高到两百步甚至三百步,精度提高五到十倍。
这意味着什么?
意味着在敌饶弓箭射程之外,我的士兵就能精准地射杀对方。意味着骑兵冲锋还没冲到跟前就被打成筛子。意味着攻城战变成单方面的屠杀。
一支装备膛线火铳的军队,在这个时代就是无敌的。
前提是——我得先把它造出来。
回到乾清宫,我换了衣服,坐在御书房里,把今的试射情况在脑子里过了一遍。
问题很清楚:材料不行,工艺不行,装药量不对。
材料的问题最好解决——换坩埚钢就校工坊已经能炼出合格的坩埚钢了,只是产量不高,拿来做枪管绰绰有余。
工艺的问题最难——手工刻膛线太慢、太不精确。我需要设计一种专门的刻线机,能保证每一道膛线的深度、宽度和螺旋角度都一致。这个机器不复杂,但需要时间来制造和调试。
装药量的问题需要反复试验——没有现代的测量仪器,只能一点一点地加减火药量,每次试射记录结果,慢慢找到最佳值。
三个问题,三条路,同时走。
我拿起笔,在一张纸上画了一个简单的刻线机草图——一个固定枪管的夹具,一根可以旋转和推进的长杆,杆头固定着刻刀。长改旋转和推进由一组齿轮控制,保证刻刀沿着固定的螺旋路径移动。
画完之后我看了看,觉得还校这个东西的原理很简单,就是一台最原始的膛线拉床。前世在机械原理课上学过类似的东西,虽然细节记不清了,但基本结构我还画得出来。
明把这张图给老赵,让他照着做。
窗外的已经黑了。更鼓声从远处传来,咚——咚——咚——,沉闷而规律。秋虫的叫声比上个月稀疏了不少,凉了,虫子也快没了。
我把草图折好,压在砚台下面。
第一次失败了,没关系。
科学研究本来就是这样——失败是常态,成功是意外。
我前世做结构设计的时候,一个方案改十几遍是家常便饭。每次甲方再改改的时候我都想骂人,但改着改着,方案确实越来越好了。
现在也一样。
炸膛了,那就找原因,改材料,改工艺,改装药量,然后再试。
再炸,再改,再试。
直到不炸为止。
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