吉林省科学技术协会主办，致力于传播科学思想，分享科技生活，提高公众科学素质火药用于军事目的，并将其成分配比加以改进，以适合作战的需要，是从北宋时开始的。宋仁宗庆历四年（1044年），由当时翰林学士、礼部侍郎、枢密使曾公亮（999-1078）领衔，具体由翰林学士、工部侍郎、枢密副使丁度领导主编，宋仁宗亲自作序，用国家力量编成一部军事巨著《武经总要》40卷，明确记载了世界上最早的三个军用火药配方：火球火药方、蒺藜火球火药方、毒药烟球火药方。
火球火药方的成分和配比是：晋州硫黄十四两、窝黄七两、焰硝二斤半、麻茹一两、干漆一两、砒黄一两、定粉一两、竹茹一两、黄丹一两、黄蜡半两、清油一分、桐油半两、松脂十四两、浓油一分。该方硝、硫、炭三种成分的组配比率是：硝石重40两，占50.6%；硫黄与窝黄重21两，占26.6%；各种含碳物质重18.02两，占22.8%。蒺藜火球火药方的成分和配比是：用硫黄一斤四两、焰硝二斤半、粗炭末五两、沥青二两半、干漆二两半，捣为粉末；竹茹一两一分、麻茹一两一分，剪碎；用桐油、小油、蜡各二两半，溶汁和之。该方硝、硫、炭的组配比率是：硝石重40两，占50%；硫黄重20两，占25%；各种含碳物质重19.07两，占25%。毒药烟球火药方的成分和配比是：用硫黄十五两、草乌头五两、焰硝一斤十四两、芭豆五两、狼毒五两、桐油二两半、小油二两半、木炭末五两、沥青二两半、砒霜二两、黄蜡一两、竹茹一两一分、麻茹一两一分，捣合为球。该方硝、硫、炭三种成分的组配比率是：硝石重30两，占49.06%；硫黄重15两，占24.8%；各种含碳物质重15.07两，占25.6%。上述三个火药配方以硝石、硫黄和木炭为基本成分，虽然与现代标准军用黑火药的组配比率还有一定差距，但是加入其他成分后，可以产生燃烧、发烟和放毒等杀伤和破坏性能，适合作战的需要。与传统的纵火油脂火箭相比，制成膏状火药火球，外包麻纸、松脂和黄蜡等易燃物，用火烙锥烙透点燃，用抛石机抛射至敌军营阵，不容易熄灭。北宋在开封设有“火药窑子作”，专门生产火药。北宋末至南宋初（12世纪初），已研制出硝石含量高的粒状火药，提高了火药的发射力和爆炸力，并能作为发射药，制造出新型火器。粒状火药的优越性在于“构成粒状火药的三种成分处于稳定不变的状态，加之火药颗粒之间有均衡的空隙，因此粒状火药的爆炸更加均匀，几乎做到了即时爆炸”，粒状火药的发明堪称火药技术的一次革命。元代的火药增加了硝石的含量。明抄本元代火器专著《克敌武略荧惑神机》卷一〇《火器药品》记载了30种火药配比，其中火铳火药（发射药）含硝硫炭的配比经换算后为76%：5%：19%，火炮（炸弹）火药含硝硫炭的配比为78%：8%：14%，药线火药（引爆用缓燃火药）含硝硫炭的配比为86%：1%：13%。1974年8月，在西安出土了一件14世纪初的铜手统，手铳药室中残存有块状火药。经科学分析检测，火药中硝、硫、炭三种成分的组配比率是60%：20%：20%。与宋代火药相比，元代火药硝的含量明显增加，并剔除了各种杂质，是一种较好的粒状发射火药。另据南宋周密《癸辛杂识前集·炮祸》记载，至元十七年（1280年），扬州弹药库发生爆炸，威力巨大。原文题：“诸炮并发，大声如山崩海啸……远至百里外，屋瓦皆震……事定按视，则守兵百人皆糜碎无余，楹栋悉寸裂，或为炮风扇至十余里外。平地皆成坑谷，至深丈余。四比居民二百余家，悉罹奇祸。”这起爆炸事故起因于加工硫黄时，引起火花，火苗快速燃烧，蔓延至弹药库，引起猛烈爆炸。这足以说明，元初火药的性能已非北宋时可比。明洪武十七年（1384年），在内府内官监设火药作，专门为火铳制造发射火药；二十八年（1395年），设兵仗局，专门制造各种火铳与发射火药。明初的火药配方明显提高了硝的含量。明初焦玉所著《火龙经》（1412年成书）记载的火药方（图11），硝含量最高达到90％以上：夜起火药方，硝火四两（76.9），硫火二钱（3.9）,杉灰一两（19.2）；爆火药方，硝火四两（91.3），硫火三钱（6.8），杉灰八分（1.9）；喷火药方，硝火二两（57.1），硫火二钱（5.7），杉灰、箬灰一两三钱（37.2）。这三个火药方表明，硝的含量明显提高，杂质成分减少，使火药燃速加快，爆炸力加强。明中期后，火药配方硝、硫、炭的配比逐渐与近代各国通用黑火药的配方（硝75%，硫10%，炭15%）基本一致，在明代兵书《武编》（1558年成书）、《纪效新书》（1560年成书）、《神器谱》（1598年成书）、《兵录》（1606年成书）、《武备志》（1621年成书）中都有记载。例如，戚继光《纪效新书》卷一五《诸器篇》记载有“制合鸟铳药方”（图12）：硝一两，磺一钱四分，柳炭一钱八分；通共硝四十两，磺五两六钱，柳炭七两二钱，硝、硫与炭的组配比率是75.75%、10.6%、13.65%。鸟铳火药配方已经与零氧平衡条件下黑火药的最佳配方（硝74.84%，硫11.84%，炭13.32%）基本一致，而且与近代各国通用黑火药的配方（硝75%，硫10%，炭15%）基本一致。该方火药能充分燃烧，且燃速快，“只将人手心擎药二钱，燃之，而手心不热，即可入铳。”明中期后开始制作成细而均匀的颗粒状火药，进一步改进了火药的燃烧、爆炸性能。例如赵士桢《神器谱》就强调火药的颗粒要细而均匀：“上粗大者不用，下细者不用，止取如粟米一般者入铳。”从宋代到明代，在火药配方中，硝的含量逐渐增加，从50.6%增加到75.8%，其燃烧速度在不断增加，爆炸力增强，残渣减少。由于硫在受热后出现晶型转变，要吸收大量热量，使黑火药的燃烧初始点火阶段不宜进行，因此，在火药配方中，硫的含量在组成中逐渐减少，燃烧性能逐渐增强。未完待续
| 编辑节选自《中国三十大发明》，华觉明 冯立昇 主编，游战洪 作。本文谢绝转载。文章配图部分来源于网络。
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