前装滑膛炮的终极形式

 前装滑膛炮的终极形式：
1、采用空心冷却法铸造，可以铸造更大孔径的火炮，可以承受更大的膛压和最大限度的减轻重量。
2、采用火帽击发机（或着燧发机）点火，减少火药延时，使火炮反应更快，瞄准更迅速。
3、采用带木质弹托的空心爆炸弹（也就是俗称的内部装填黑色炸药的开花弹）。最好用整装弹，即发射药和爆炸弹丸均绑缚于木质弹托上。弹托的作用除了稳定球形榴弹的在炮管内的出膛方向还可以起到闭气作用，提高弹丸的初速度。
4、采用时间延时引信。引信的长度可以根据射击距离进行调整，弹体前部放置（朝向炮口一侧）或者是底部放置（比利时人Bormann设计的金属制延时引信，用于球形爆炸弹）。
说明一点，1853年的俄土锡诺普海战中，俄国舰队所用的是Paixhans 炮（口径200-300毫米的轰击炮）。而美国南北战争中也有引进这种火炮，当然美国人更乐于用质量更好、口径更大、威力更猛的8-20英寸达尔格伦炮。
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关于Paixhans 炮：
其实火炮发射爆炸弹很早就已经应用了。早期的陆军使用的爆炸弹为空心铸铁球，海军拒绝使用的关键在于引信不可靠。在球形铸铁弹壳上直接留出导火索引信孔，内填黑色火药，而引信通常直接插在孔内。引信最初使用硝化的软木塞，射击前需要点燃塞入炮膛，后来改为导火索引信，由发射时炮膛火药点燃。用爆炸球形弹作战最关键是可靠点燃炮弹引信。相比早期先点燃炮弹引信再装入炮膛的模式，实行由发射火药点燃炮弹引信要稳妥得多，至少不会因为发射药瞎火或误装导致炮弹在炮膛内爆炸。装填爆炸弹必须要将引信对准炮口方向而不是发射药方向，由于球形弹加工历来不规范，误差较大，炮弹与身管之间有缝隙（称为游隙）。开火时高压发射药火焰会通过游隙点着炮弹引信。如果引信朝向发射药，容易导致引信快燃或直接引爆爆炸弹。因此一般采用短管炮（榴弹炮或臼炮）发射爆炸球形弹。

采用短管炮发射爆炸球形弹的初衷是使炮弹引信容易对准炮口方向。拿破仑战争之后，法国炮兵军官亨利·约瑟夫·佩克桑于1823年研制了一种发射爆炸弹的火炮，这种炮是卡伦炮的改进，尾部是内径略小于炮管内径的单独药室，使之更便于发射爆炸球形弹。这种炮也叫Paixhans gun，被设计来专门发射爆破弹的舰炮，长“9 feet 4 inches（2.8448米），口径22厘米，发射内装黑色炸药的炮弹，重59磅的开花弹，炮管重约7400磅（至少有3.36吨吧），也就是炮界所说的轰击炮。1824年，这种炮通过击碎一艘双层甲板船显示了它的潜力。虽然英法两国海军都于三十年代末采用了佩克桑设计的火炮，但它依然被看作是发射实心弹的专用武器。海军战舰上，在发射爆炸球形弹的火炮边上，都备有装满水的小木桶，一旦发生炮弹滞留膛内，则朝炮筒内灌水浇灭可能被引燃的引信。为在发射时可靠点燃炮弹引信，也出现了很多通过改动炮弹的解决办法。另外的办法是在球形弹引信周围绑个小突笋环，装填时炮弹不会发生滚动，而是滑入炮膛。这种炮虽然被广泛装备，但是爆炸弹恐怖的破坏力还是令海军主力战舰的舰长们感到忌惮，一旦这种炮弹在战斗中被引爆或是其他的意外原因被点燃那后果对于昂贵的战列舰来说将是灭顶之灾。所以尽管爆炸弹威力巨大，但海军的将领们一般都对这样不靠谱的大杀器有着反感心理。

拿破仑战争后期，爆炸弹的引信装置发生了一次重要的、但是没有引起重视的变革。为使炮弹不会因为引信过短而早炸，1820年开始采用管状的信管引信。所谓管状引信是在原来引信孔打进长软木管，使发射焰不会直接点着装药。木信管底部深入球形弹装药内，侧壁有导火孔与黑色火药装药相连，管底有一节引信保证炮弹有一个起码的最小爆炸时间，使炮弹在一定射距内不会爆炸。而管上部引信伸出球形弹，用于控制炮弹爆炸时间。虽然使用信管引信的爆炸弹比直接点装药的爆炸弹可靠得多，但是依旧被海军拒绝在主力战舰上使用。俄国海军首次将其用于主力战舰并非在技术上有多少改进，在主力战舰上用这种危险的炮弹作战更多的是勇气使然。俄军的爆炸弹效果确实非常明显，在以往的风帆战舰海战中要想使用实心弹彻底击沉一艘战舰是非常困难的，皮糙肉厚的战列舰甚至就是中弹几百发依然能活蹦乱跳的继续战斗，相比而言大多数的风暴对于战舰的危害倒远大于海战的炮击。在特拉法尔加海战中被大炮击沉的战列舰微乎其微，而最终沉没的原因确实来自于风暴的袭击。但是俄国和土耳其在在1853年爆发的锡诺普海战中这种情况已经发生了彻底的改变。俄军使用的佩克桑型的火炮（也就是轰击炮，习惯上叫Paixhans炮）发射的是大口径的爆炸弹！由于是加农炮，发射的带木质弹托球形弹丸初速比以往的榴弹炮高的多，虽然气动外形不如后来的锥形弹那样动能衰减的慢，但由于巨大的质量产生强大的惯性在较近距离内损失的动能就很少了（风帆战舰对射时代为少于500米），因此像实心弹一样穿透敌方舰体也就可能性很大了。以前的军舰中上几百发实心弹依然可以活蹦乱跳，除非是引燃敌方火药库爆炸或击中水线处大量进水导致沉没；但有了可以穿透“木质装甲”的空心爆炸弹就不一样了，爆炸的炮弹碎片和冲击波不仅可以对船体内部船板和人员大规模杀伤，爆炸的高温高压燃气和火球还能非常容易的引起大火蔓延和引燃火药，对舰体的伤害成倍增加。

俄国舰队各战列舰上层甲板共装备了76门这样的大口径轰击炮几个小时内就将土耳其的木质战舰轰碎至渣……从此，爆炸弹彻底淘汰了木质风帆战列舰，这也是横行了大海几个世纪的木质风帆战舰的最后的挽歌。1853年，日本的黑船事件中，美国佩里舰队的旗舰：“密西西比号”外轮式快速帆船巡洋舰就装备有8吋Paixhans炮8门，强大的爆破弹使日本吓破了胆被逼签订了神奈川《日美亲善条约》，从此打开了日本国门。
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关于达尔格伦炮：
达尔格伦炮是一种炮身稍短的火炮，口径一般八到二十英寸，其长度一般约为口径的十二至十五倍。炮的外型是由达尔格伦（现在是海军上将，查理斯顿的司令官）按下述方式设计出来的：每隔一定距离沿炮膛轴线垂直于炮膛钻一些枪弹弹径大小的孔，孔里装进枪药，按通常的方法装弹和发射。单个弹丸的初速用通常的方法测定，并根据它标出膛壁相应部位上的火药气体压力的刻度。为炮膛轴线上相应的横座标标出了纵座标，联接纵座标的这种曲线就确定了炮的外形。根据这种原理设计出来的火炮，炮尾和炮耳部分很粗，而炮口切面的直径却要小得多，这种炮象装苏打水的瓶子。炮身没有膛线，空心炮耳上面铸有冷却时冷水可以流通的空腔。这种从里面进行冷却的办法使火炮具有很大的坚固性（即使是铸铁炮也是这样），以致可以铸成十五甚至二十英寸口径的火炮，能够经受住五百次大药量的射击而无任何危险。最初这种炮只用于发射空心弹，但是后来，因为铸造得更加坚固了，它们可以发射铸造的球形炮弹了。这些威力更大的火炮叫做哥伦比亚炮。（恩格斯原注）

八英寸口径的达尔格伦炮可以发射六十八磅球形炮弹，十五英寸口径的达尔格伦炮则可以发射四百四十磅球形炮弹，而二十英寸口径的达尔格伦炮发射八百磅以上的球形炮弹进行射击！

弗·恩格斯在他的《美国炮兵的札记——线膛炮》一文中论述了该炮的强大火力：
在萨凡那港，同盟派在苏格兰结构的“芬加耳号”商船上加了一层四英寸厚的云杉板、柞木板和铁板。铁壳由两层六英寸宽二英寸厚的扁钢构成，里层用坚硬的螺栓横向固定起来，外层则竖向加以固定。按照“梅里马克号”的样式，装甲钢板象屋顶一样斜装在船体上，但上面是平的，使舰呈截角锥体状。沿舰舷两侧装有四门六英寸口径炮，而在舰尾和舰首则有两门固定在旋转炮架上的七英寸口径炮。改装后的“芬加耳号”商船即为“阿特兰塔号”（现在这样称呼这艘军舰）沿萨凡那河顺流而下，很快就碰上两艘迎面迅速驶来进行截击的炮塔型军舰“乌依豪京号”和“纳汉特号”。（我们是根据7月11日纽约《哈珀周报》的报道来描述这次战斗的。）“阿特兰塔号”首先开火，对“乌依豪京号”进行三次齐射，后者没有开炮，而是继续靠近，然后按照英国的打法，用它的十五英寸口径的达尔格伦炮发射四百四十磅球形炮弹进行回击。第一次射击打穿了“阿特兰塔号”的两舷，而且在炮弹碎片和冲击力的作用下有四十人丧失战斗力；其中有一个中尉，他后来谈起他曾有十分钟之久站不起来。第二次射击打穿了一个炮口的铁盖，死伤十七人。第三发炮弹把上甲板上装甲驾驶室的上部打成碎片，打死两名领水员，打倒两名舵手。第四发炮弹打中联接舰舷和甲板的肋条，但没有打坏，看来是跳弹。正当“阿特兰塔号”挂出白旗投降的那一瞬间，甚至同时驶近的“纳汉特号”还没有能够赶上进行一次射击，“乌依豪京号”的第五发炮弹就打穿了它的烟囱，战斗在这一刻钟之内就已经全部结束！

本文作者（即弗·恩格斯）在利物浦港看到在拉芒什海峡作战的英国舰队，舰队里有“勇士号”（就是那艘英国著名的装甲战列舰）、“黑亲王号”、“罗雅尔·奥克号”、“狄芬斯号”、“列齐斯坦斯号”，这些都是舷炮装甲舰（配备有八英寸口径的六十八磅滑膛炮和七英寸口径的一百一十磅阿姆斯特朗炮），镶有十八至二十四英寸厚的木板和四英寸半至五英寸厚的铁甲。毫无疑问，这是目前正在服役的最好的和最有威力的装甲舰队，只要它的吃水量允许，它就能平安地通过欧洲的任何装备了现代武器的岸防炮台，并能开进由这些炮台护卫着的港湾。但是，即使这些军舰中最好的，碰上装备了哪怕装备有四百四十磅15英寸火炮的美国炮塔舰又有什么用呢？根据英国人自己的试验来看，要打穿军舰的舰舷，即使用口径比它小得多的火炮就够了。而一发四百四十磅的炮弹打进舰体又会是什么结果呢？只要有一发打在相当于水线高度的舰体上，就足以把军舰击沉！因为这样大的弹孔是无法堵住的。看看这些漂亮的军舰，其中每一艘的造价，如果把试验费用包括在内，将近一百万英镑，这不能不使人认为它们已经是注定要失败，已经完全过时了。
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关于定装炮弹：
早在美国内战爆发以前，炮手们就知道战斗期间没有多少时间可以用来测量火药并将其装入炮膛之内。因此，野战火炮几乎都使用预先包装好的定装火药包。而在此之后不久，籍着想在战场上更加省事的炮手们的不断改进，定装炮弹也很快出现了。这也算是懒人改变世界的一个佐证吧。

所谓定装炮弹，就是将弹丸和发射药包包装和固定在一起。这对使用爆炸弹的火炮来说尤其重要。在此之前，装填爆破弹时，炮手们都要小心翼翼的注意再装填时不要将弹丸的引信孔朝向炮膛内部；而在定装炮弹出现之后，因为在包装时即已将引信孔背向发射药包，因此只要简单的将药包朝内装入炮膛即可，这大大简化了装填步骤和提高了发射的安全性。

事实上，定装炮弹的出现和对爆破弹的改进也有很大关系。为了避免球形爆破弹因在膛内滚动而使引信孔变成朝向炮膛内部的情况出现，人们将爆破弹安放在被称为炮弹底托的木质或金属制圆盘上，用带子将炮弹底托和弹丸固定在一起，使其引信孔朝向炮口，这样就能避免弹丸在炮管内胡乱滚动。而紧接着，将发射药包也和炮弹底托捆在一起就变得顺理成章。发射药包、炮弹底托和弹丸就构成了一发完整的炮弹，这种炮弹在发射前同样需要稍作准备（主要是装定引信和检查发射药包是否破损泄露），但能是发射爆破弹和榴霰弹时的安全性大大提高，同时装填速度也比使用散装火药或定装药包的装填速度要快得多。

有一个例子可以证明定装炮弹在美国内战时期使用和由官方发放过。1863年7-9月，应伊利诺伊州第二轻型炮兵部队G连的请求，上级给他们发放了566发霍奇基斯榴霰弹以供20磅帕鲁特火炮和12磅野战炮使用；此外还给他们配发了80发霰弹和746发定装实心炮弹以供他们的6磅野战炮使用。另外还一并发放了用于霍奇基斯榴霰弹的566个纸制引信和895个T形拉发火管。
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关于爆炸弹引信：
美国内战开始前，前装引信技术就已经有了多年的发展并在欧洲多场战争中得到了运用和完善。人们把这些在战争中取得的经验运用于多种引信之中，其中有一些在当时已经相当完善和先进了。

大部分内战时期前膛火炮发射的爆炸弹都使用延时引信，而这些延时引信都使用类似的延时药管作为延迟装置。通常其结构是在某种管内装入少量火药，点燃后可以按照预定的速度燃烧。炮手视所需要的射程计算炮弹飞行需要的时间，然后按照计算出的数据将引信切割成合适的长度，以使其尽量在预定的距离爆炸。火炮发射时，炽热的火药气体从炮弹的边缘通过，点燃信管中的火药，而炮弹则在火药气体的推动下飞出炮口，一定时间后被引信引爆。这里要注意的是，由于火药气体的压力很大，如果引信不是朝向炮口方向的话，很可能被火药气体吹进弹体之内，造成炮弹在炮管内爆炸的恶性事故，而这种事故在爆炸性炮弹刚刚出现的时候绝不少见。

避免这种情况的方法有很多种，最早被采用的是在炮弹上加工出一个突出的引信台，它可以限制炮弹旋转到引信孔朝后的位置。后来人们发现只要引信凸出于炮弹一段高度就可以达到同样的效果，而且和铁质的引信台相比，这种做法不但降低了炮弹的加工难度，而且由于木质引信的质地较软，对炮管内壁的磨损也比铁质引信台要小很多。不过，这种高做法也有其弊端，那就是发射时的冲击力和摩擦力常常会破坏引信导致出现早发火故障。最后出现的解决原理是为炮弹加装一个软木或木头和布料做成的底托，这种做法不但避免了引信在膛内意外起爆的问题，还有效的增加了火炮的精度和炮膛的闭气问题，实在是一举多得。

使用最多、最简单，同时统一性也最差的引信是锥形木质引信。其制作方法是首先削出一个圆锥形的长木塞，然后从中间钻孔直到两端通透，然后向孔内装填火药。由于装填一致性难以保证，因此每个引信的燃烧速度都不是固定的，这导致很多时候发射出去的爆炸弹都只能靠运气来保证会不会在预定的距离起爆——也正因为如此，炮手们往往习惯将引信截得比预定的引爆时间要长一些。毕竟，如果炮弹飞到预定的距离还没能起爆的话，你还能指望它在接下来的旅途中可以打中点什么；而如果还没飞到预定的距离就发生爆炸的话，你也就只能惊吓一下你的敌人和看看并不让人觉得心情舒畅的焰火表演了。

因为锥形木质引信的一致性实在不能恭维，因此从1862年10月开始，联邦军军械部门决定所有的木制引信都统一改在法兰克福兵工厂统一装填，希望能依靠统一的测量设备来保证引信的统一性。但遗憾的是，木制引信装填火药的统一性问题始终没有得到很好的解决，于是法兰克福兵工厂开发了新的引信来作为替代。新引信使用纸卷制而成，在卷制的过程中均匀的裹入火药。这种纸质引信的一致性虽然相当之好，但是却存在防潮性不佳导致的可靠性问题和强度不足容易折断等一系列的新问题，即使后来采取了诸如在表面涂抹虫胶防潮和增加纸筒厚度等改进也始终未能完全解决。不过很快的，最终的解决方案出现了。

大约在1864年2月左右，联邦军开始从欧洲进口由比利时人Bormann设计的金属制延时引信，也即所谓的圆盘引信或Bormann Fuse（金属导火索）。这种引信用一个表面标有刻度的内部有环状空心的金属圆盘代替了锥形木塞，圆盘内装有环状空心的延时药道，药道下连接外部带有外螺纹的延伸到弹丸内部的空心金属药管，安装时直接将带螺纹的整个金属引信旋入炮弹上的内螺纹引信孔即可。这种引信的成功是基于当时技术的发展导火索的制造工艺逐渐成熟，这种导火索是以黑火药为药芯，中间包缠着棉、麻纤维、纸、沥青、石蜡而组成，最外层为金属皮，均匀的裹入火药颗粒逐层卷制。这种金属导火索不仅均一性较好燃烧稳定，而且解决了以前延时引信防潮性不佳和强度不足的缺点，而且还使之能够承受当时黑火药的高压而不至产生殉爆，因此性能大大提高。

在设定起爆时间时，圆盘引信不再需要切割引信的长度，而只需在圆盘上覆盖圆形药道的预定薄金属上打一个小孔。圆盘上标有1~~5秒的延时刻度，（有的型号为1~8秒或1~15秒，后两者一般用于较大口径的远射程火炮，当时的火炮初速一般不超过500米/秒），金属圆盘上延时药道的最端头为最长引爆时间，越往里引爆时间越短（举个例子，假如在金属引信最外端头打一引火孔那炮弹会在最长引爆时间的15秒左右引爆，此时炮弹可能早已经落地；如果在药盘刻度5秒处打引火孔，火炮发射时引火孔处燃烧的火药会沿着金属药道的两个方向进行，向最外端头燃烧的那个方向的火药燃尽之后不会起任何作用，而向深入弹丸内部方向继续燃烧的火药经过5秒钟左右会引燃内部装药，那炮弹就会5秒钟左右以后引爆），因此金属药盘上所打的孔对应的刻度就是引信的精确起爆时间。同时，由于圆形金属药道的强度能够承受黑火药爆炸时的高温高压，所以即使引信朝向炮口的反方向（即朝向炮膛发射药方向），也不会发生火药气体将延时药吹进弹体内部而发生早炸的事故，相反这样还会大大增加引信被火药引燃的几率。因此，Bormann Fuse和此前的各种延时引信相比可靠性和使用便捷性都大大增加了。当然瞎火的几率虽然已经很小很小了，但毕竟是时间引信，要想让炮弹在指定时间和位置预定爆炸就要看炮手们的经验和技巧了。虽然此时碰炸引信已经出现而且活跃在战场上了，但这种金属引信原理包括以后的各种改良型延时金属引信一直到一战时还在穿甲弹上使用。

碰炸引信是联邦军从欧洲引进的另一种引信。这种引信会在炮弹和目标碰撞时引爆炮弹，更加适合触碰式爆炸弹使用。碰炸引信在美国内战爆发前既已相当成熟和可靠，它的原理很简单一般是使用一个滑动击锤击打内置火帽来引爆炮弹。当炮弹命中目标或者其他的什么东西的时候，滑动击锤由于惯性继续前移，撞击火帽使其发火，进一步引爆炮弹。由于必须保证炮弹的头部撞击目标，因此这种碰炸引信在发射球形炮弹的滑膛炮上其实不适用，只有自身旋转稳定的线膛炮弹和后来的尾翼稳定滑膛炮弹上才能应用，因此这里我们就不多加以讨论了。