冷兵器时代的杰作——扭力弹簧弩炮.doc

冷兵器时代的杰作——扭力弹簧弩炮
古代战争纯粹是勇气的较量，那些尚武的民族一旦踏上扩张的征程，便令其他的城帮切肤恐惧。对付那些野蛮人，防守一方总显得无奈，他们在心理上已经败给了那些凶残的敌人。唯一可以仰仗的似乎只有文明。
公元前399年，希腊属下的塞拉古城帮的狄俄尼索斯就面对着强大的嘉太基人的武力威胁。此时，一种让其他努力都黯然失色的武器诞生了——狄俄尼索斯的工匠们设计制造了战争史上第一具扭力弹簧弩炮！

随着甲胄的发展和工事筑垒的出现，单兵弓弩的做用被相应的削弱了，他们无法穿透附有青铜的盾牌，当然更不可能摧毁砖石堆砌的掩体。虽然人们曾尝试过制造巨大的弓弩，但依靠弩臂弹性形变的所产生的发射力量已接近极限，无法赋予箭石或弹丸更大的威力。狄俄尼索斯的工匠们发明的弩炮首次采用了力学研究的最新成果——扭力弹簧，即利用两束张紧的马鬃、皮绳或动物肌腱产生的扭力做为动力，驱动弩臂带动弓弦抛射弹丸或箭石。

（扭力弹簧组框架的示意图）

（待发的弹丸）

（扭力弹簧就是这样工作的）

希腊人设计的弩炮带有坚固的支架，主梁置于支架之上，其前端两侧装有两具扭力弹簧组，每个弹簧组带动一只弩臂，弩臂末端连接弓弦，弓弦正中是容纳抛射物的编制网袋。横梁上侧带着燕尾长槽，一个带长导轨的滑块可以沿着长槽前后滑动，滑块的后断装着一套精巧的击发机构。可以方便的琐定和释放弓弦，横梁的末端装有绞盘，使用者可以通过扳动手柄，或者拖曳绳索十滑块移动。当弓弦向后拉开并被击发机构琐定的时，武器就处在待发状态。为了让操作绞盘不至于太费力，在横梁两侧设置了金属齿条，既能让开弓的工作不必一气呵成，有能调节武器的抛射力量，从而获得需要的射程。花圃来金属齿条被圆形棘轮代替，使操作更加简单可靠。为了赋予弩炮灵活的方向和仰角，他们为弩炮设计了可以自由转动的基座，这可是世界上最早的万象节设计。

（典型的扭力弩炮结构示意图）

（使用金属加固件的希腊轻型弩炮）

（扭力弹簧弩炮出现以前，弹性弓弩曾和他并列在战场上）

（西班牙出土的弩炮扭力弹簧金属组件）

（弩炮弓弦的锁定与释放机构）

弩炮具有强大的威力，性能良好的弩炮能够将1塔轮特（古希腊重量单位，约合26公斤）重的石弹抛出300码开外。公元前332年，当马其顿的亚历山大大帝围攻波斯属地加沙城（Gaza）时，防守者就曾使用弩炮反击，一架弩炮发射的长矛甚至穿透了亚历山大的青铜盾牌，刺穿了他华丽的胸甲将他擦伤。弩炮彻底改变了功防双方的力量均衡，他巨大的打击力和精度让人不寒而栗：在公元63年罗马人围攻也路撒冷的战役中，犹太将领约瑟夫回忆说，和自己并肩站在城墙上的一位伙伴，竟然被一枚罗马弩炮发射的弹丸将头颅整个打飞！城里的一名孕妇则被一枚石弹击中，他腹内的胎儿被抛到了100英尺外！罗马人的巨型弩炮可以将400米外的敌人轰的溃不成军，他们发射的长矛可以将两个或三个排成密集队型的敌人一起钉在地上，。除此之外，弩炮的精度也令人叹为观止，他们甚至能够反复命中同一地点，，曾经有过弩炮发射的长矛将前面已经命中的长矛劈成两片的记载。

（典型的罗马大型弩炮，可以抛射26公斤的石弹）

（弩炮复制品所发射的石弹在地上砸出的深坑）

弩炮使胜利的天平向进攻者一方倾斜，长时间的城市功防战很少再出现，而此前的特洛伊战争持续了十年，而雅典人和斯巴达人的战争更持续了25年。罗马人和马其顿人使用弩炮的经典战术是：白天利用高耸的攻城塔俯瞰敌人的城防布局，确认射击目标，然后以迅雷不及掩耳之势向目标发射密集的弹丸！此时，伴随步兵发起冲锋的，还有沉重的攻城棰，这种装有金属撞头的巨大机械完全依赖人力驱动，大型的攻城棰甚至需要1800人共同操作。攻城棰的作用就是动摇城墙的基础，一旦基础不稳，弩炮就可以轻松的摧毁城墙，潮水般的大军从缺口迅速突入……，在领教了弩炮的巨大威力后，守方总结出了相应的防御理论，当时拜占亭的军事著作指出，城墙修筑的厚度至少应在4.62米以上，才能经得起弩炮的轰击，但即便如此，守方还必须利用壕沟和障碍将敌人的弩炮隔离在150米外。

弩炮的制造是一项极为精密的工作，工匠们依据扭力弹簧的尺寸来区分弩炮的规格，而这些又都依赖于扭力弹簧的直径，希腊人在实践之中总结出了经典的弩炮尺寸，以扭力弹簧组件为例，岁平挡板由一块正方形的木板为坯料，其厚度等于扭力弹簧的直径，边长等于扭力弹簧的长度，在次基础上按照二分之一的比例建立AG、DE两条平行线，再以扭力弹簧直径的三倍为半径建立AG、DE两条圆弧，扭力弹簧组件的挡班才算完成，垂直挡板的卯榫深度应该等于水平挡板厚度的2/3，水平挡板的中心孔外面由金属环箍加固，环箍上带有卡口，通过转动金属条，扭力弹簧扭力可以任意调节。他们甚至归纳了一套严密的的推算体系作为制造弩炮的参考，一旦知道了扭力弹簧的直径，工匠们们可以轻易的推断出弩炮主要构件的尺寸，并且在关键受礼部件上用金属加固。公元前270年埃及拖勒密王朝完善了弩炮制造理论。他们总结出两条基本准则，对于发射长矛的弩炮扭力弹簧的最优直径应为所发射长矛长度的1/9，对于发射石弹的弩炮，其扭力弹簧的直径（D）应该等于弹丸质量（M）立方根的1.1倍。，这两个简单的公式中包含了对扭力弹簧的力学特性和弹道学的精确认识。

（现代仿制的弩炮正在进行调试）

发明弩炮的是希腊人，而真正将弩炮推向颠峰的却是罗马人，最早建立正规军体制的罗马帝国极为重视弩炮的生产，他们首先尝试采用金属结构取代原由的木制构件，在此基础上于公元前2世纪推出了两款有趣的的新型弩炮机构，分别利用青铜弹簧片和空气活塞驱动弩臂抛射弹丸，但经过比较验证，，即使青铜弹簧片被彻底压跨，或是空气活塞应压力过大而发红甚至起火，着两种机构的抛射力还汉斯远不及动物肌腱制成的扭力弹簧。

（古罗马人进行了来年各种尝试，金属弹簧片和空气活塞的示意图）

公元前2世纪左右，罗马人制成了最早的连发弩炮，亚历山大城的工匠们设计了这种奇特的武器，备用的箭石存放在V形的“弹夹”中，通过一组五边形齿轮和链条机构的往复运动，弩炮的待发、装填、击发实现了自动化。

（罗马人发明的连发弩炮，利用了齿轮和链条）

在考古发现中，轻便型的弩炮更受罗马军队青睐，扭力弹簧被封闭在金属圆桶中，从而得到根号的保护，横梁上设置的准星和箭矢的尖端构成瞄准基线，更便利瞄准，许多弩炮被安装在轮子上，依靠畜力驮运。此外，熟练的炮兵可以根据转动绞盘时金属棘轮的响动次数估算出弩炮的射程，并根据弹道学推算出提前量和仰角进行准确的射击。

（公元前1世纪罗马人发明了轮式情形弩炮（左）瞄准装置也做了改进，比较一下右边的前苏联SG43重机枪）

（罗马人改良的轻型弩炮，扭力弹簧组被封闭在金属圆桶中）

想想吧，木材、金属、动物肌腱、绳索居然能组合出如此强大的武器，她发射的弹丸能够轻易命中几百码外的目标，但这力量的源泉却不是火药——这也许是对人类创造力的最佳诠释。