壓縮空氣炮,19世紀的火炮異類:採用氣槍原理,曾被美軍當要塞炮

2021-01-20 陶慕劍地球觀察

火器的發展史上存在著這麼一個異類,這就是根本不用火藥的槍炮。這種槍炮使用的動力是壓縮空氣,我們常見的氣槍就屬於這個類別。

氣槍在當代基本只用於體育運動和娛樂。不過,氣槍在歷史上曾堂堂正正用於過戰爭,這就是曾讓拿破崙頭疼的奧地利氣槍兵。而在半個多世紀後,美國還出現了「氣炮」,裝在了軍艦上,甚至作為要塞炮保衛洛杉磯和紐約的海岸線。

「氣炮」:曾經被認為極具發展潛力

說到這個氣炮,也是19世紀火器大發展時代的產物。在這個時代,火槍和大炮不斷追求更遠的射程和更大的威力,技術上不斷推陳出新。新的槍炮迅速被發明並裝備軍隊,稍早一些的槍炮則很快就會過時。

在火藥武器不斷進步的同時,當時主流火藥的一些缺點越來越突出。在19世紀80年代前,安全的無煙火藥還沒有被發明出來,主流軍用火藥仍是黑火藥,此外還有危險的硝酸甘油,以及燃燒極快的硝化纖維(火棉)。硝化纖維雖然克服了硝化甘油易爆的缺點,但由於質量不穩定,安全性仍然很差。

在這種背景下,黑火藥煙霧大,硝酸炸藥安全性差,所以一些武器發明家開始把思路轉向「無火藥武器」——壓縮空氣武器。使用壓縮空氣的氣槍,已經誕生幾百年了,但19世紀發明家的野心要大得多,直接搞出了「氣炮」。1884年,來自美國俄亥俄的發明家D·M·梅爾福特,向美國軍方展示了自己發明的壓縮空氣炮。有趣的是,1884年也是無煙火藥的正式發明時間。

「氣炮」在美國出現後,很快被世人認定為一種「極具發展潛力」的武器。壓縮空氣大炮,除了不需要火藥推進,沒有火光和煙霧的優點外,還有一個特別的好處,那就是加速度「慢」。

硝化纖維炸藥發明後,雖然威力很大,安全性也好於硝酸甘油炸藥,但仍然存在敏感易爆的問題。由於傳統火炮用火藥發射時會產生巨大爆發力,如果炮彈使用硝酸纖維炸藥,那麼很容易被提前引爆。但是,壓縮空氣炮能很好的避免這個問題,因為不會產生爆發式的加速度。

壓縮空氣雖不如火藥爆發的加速度快,但只要提供較長的炮管,為炮彈提供足夠長的加速時間,那麼這種「氣炮」最大射程仍然可以超過1英裡以上。最重要的是,「氣炮」能夠使用大威力硝化炸藥炮彈,威力遠勝黑火藥炮彈。

「氣炮」還有不少其他優點,比如壓縮空氣炮的炮管抗壓要求不高,可以使用更輕的金屬材料,比普通火炮更輕便。此外,壓縮空氣炮發射時不會產生火焰和煙霧,能夠有效降低被發現的可能,這個優點在夜間尤其突出。

「氣炮」還有一個令人神往的發展方向——「壓縮空氣魚雷」。當時原始的魚雷已經出現,在水下爆炸後能夠通過巨大的衝擊波重創軍艦,極大改變了海戰樣式。但是,早期魚雷的射程和速度不高,限制了這種武器的實戰使用。壓縮空氣大炮則給海軍提供了這麼一個可能性:用壓縮空氣將足夠大的魚雷(或炮彈)投擲到更遠的距離上,只需在軍艦附近落水後爆炸,就能用衝擊波炸裂軍艦艦體。這種設想中的「壓縮空氣魚雷」,比原始魚雷更大、更遠、更快,在19世紀後期是一種相當吸引人的反艦武器。

氣炮蚊子船:小炮艦的火炮口徑超過戰列艦

1884年,D·M·梅爾福特向美國軍方展示了自己製作的「氣炮」,這是一個2英寸(約50毫米)口徑的長管炮。這門小口徑「氣炮」成功的將5磅(2.27千克)實彈發射到半英裡外,並射穿了26英寸(66釐米)厚的水泥靶。

梅爾福特的發明,雖然沒有很快得到美國軍方認可,卻啟發了在現場觀摩的一位炮兵中尉。這名叫做埃德蒙·扎林斯基的美軍炮兵中尉,在梅爾福特設計的基礎上,自己改進設計出一門8英寸(203毫米)口徑的試驗炮,炮彈重達100磅(45.4千克),射程超過了2英裡。這門被稱為「扎林斯基式」的壓縮空氣炮,雖然射程較短,但由於口徑大,而且炮彈採用大威力炸藥,破壞力非常可觀。

「扎林斯基式」空氣炮,很快得到美國海軍的高度關注。這種大口徑的短射程空氣炮,能夠裝在小型軍艦上,極大提升近戰能力。在1887年的一次海上試驗中,「扎林斯基式」空氣炮乾淨利落地炸毀了一艘靶船,給美國海軍留下了強烈印象。

隨後,美軍迅速下了訂單,正式在軍艦上試驗安裝「扎林斯基式」空氣炮。此時,扎林斯基上尉已經擔任美國駐俄國的武官,為了製造這項新式武器,特意被召回國內專門監督「扎林斯基式」空氣炮的製造。

最早安裝「扎林斯基式」空氣炮的,是930噸的「維蘇威」號木殼炮艦。這艘炮艦裝有兩臺2200馬力蒸汽機,最大速度21節,安裝了三門15英寸(381毫米)口徑的固定式壓縮空氣炮,這是當時戰列艦也沒有的巨大口徑。如此一來,「維蘇威」號炮艦頗有將蚊子船「小艇裝巨炮」精神發揚光大的架勢。

不過,安裝壓縮空氣炮的「維蘇威」號在使用上存在一定缺陷。由於三門「扎林斯基式」空氣炮是固定安裝的,無法旋轉,因此只能通過調整軍艦方向來調整射擊方向。另外,「維蘇威」號也驗證了空氣炮的另一個缺點——射程只能通過調整氣壓來改變,沒有傳統火炮在這方面的靈活性。

「扎林斯基式」空氣炮威力確實很大,能夠將250公斤炮彈投擲到一英裡距離上,如果減少炮彈重量還能將射程增加到2.5英裡。「維蘇威」號在進行試驗時,曾在16分鐘內發射了15枚大口徑炮彈,巨大的爆炸場面十分壯觀。當時,這些炮彈採用了比較超前的炮彈尾翼,以提供飛行穩定性,使其看上去像一個個巨大的飛鏢。炮彈還採用電擊發引信,當炮彈落入海中就會通過電化學作用觸發電路引爆炸藥。

空氣炮在美國海軍、陸軍雙雙開花

除了「維蘇威」號之外,一艘巴西的輔助巡洋艦也裝上了「扎林斯基式」空氣炮。

1894年,巴西海軍發生兵變,巴西政府手中一時無軍艦可用,於是瘋狂地對外求購軍艦。美國軍火商為了追求效率,將摩根航運公司的客運船「艾爾-西德」號改裝為輔助巡洋艦,賣給了巴西政府。這艘軍艦改名為「尼科洛伊」號,排水量有7080噸,安裝有一門15英寸的「扎林斯基」炮。

「尼科洛伊」號的空氣炮有所改進,裝在了可旋轉的炮臺上,因此能夠調整射擊方向,比「維蘇威」號同型號空氣炮更靈活。但付出的代價,就是7000噸級的「尼科洛伊」號只能裝了同型號的「扎林斯基」炮。

美西戰爭爆發後,「尼科洛伊」號輔助巡洋艦又被美國海軍買回,重新改名為「水牛」號(USS Buffalo)。

此外,美國最早的現代潛艇「霍蘭德」號也一度裝備有「扎林斯基式」空氣炮,口徑為8.4英寸,但後來被拆除,改為了真正的魚雷發射管。

除了裝備軍艦外,美國陸軍也評估了15英寸的「扎林斯基式」空氣炮。1894年,美國陸軍在新澤西州漢考克堡要塞安裝一門8英寸(203毫米)的「扎林斯基」炮作為試驗。隨後在1898年,在加利福尼亞的舊金山,美軍正式將至少三門15英寸(381毫米)「扎林斯基式」空氣炮部署於海岸要塞中,用於保護金門水道。此後,在南卡羅來納的希爾頓黑德、紐約的費希爾斯島,美國陸軍也都部署了同樣的15英寸「扎林斯基」炮作為海岸要塞炮使用。

「氣炮」技術走入了死胡同

儘管幾艘軍艦和海岸要塞先後裝備了壓縮空氣炮,但這款新式武器在美國卻逐漸被打入了冷宮。

除技術上的缺陷外,空氣炮失去吸引力的最關鍵原因,就是無煙火藥開始大量使用了。比硝酸纖維更安全、更穩定的多種炸藥迅速淘汰了傳統的黑火藥,19世紀後期全面普及了各國軍隊。在這種情況下,壓縮空氣炮的技術發展已經走入了死胡同,完全變成了「雞肋」。相比之下,使用新火藥的火炮不僅射程更遠,而且安全性、爆炸力和靈活性都更有優勢。

儘管已成為「雞肋」,但是「維蘇威」號仍然在1898年的美西戰爭中投入了實戰,這場戰爭也成為了壓縮空氣大炮的「絕唱」。「維蘇威」號炮艦和重新購回的「水牛」號輔助巡洋艦均被送到了古巴參戰,對岸上戰鬥進行火力支援。

在攻打聖地牙哥港一戰中,「維蘇威」號使用三門15英寸空氣炮猛轟西班牙要塞,但戰果令人大跌眼鏡。儘管炮彈炸開的場面非常華麗,但是西班牙人的防禦工事卻損傷輕微。究其原因很簡單——「維蘇威」號的固定式空氣炮難以瞄準,談不上什麼準確性,白白浪費了不少大口徑炮彈。反而是只裝有一門15英寸「扎林斯基」炮的「水牛」號輔助巡洋艦,由於能夠靈活瞄準,在戰鬥中受到了好評。

同樣在聖地牙哥戰役中,西奧多·羅斯福上校與著名的「粗野騎兵團」也用過類似的壓縮空氣炮。但這種空氣炮不是扎林斯基設計的,而是另一位武器設計家西姆斯·達德利的作品,比「扎林斯基式」晚一些時間誕生。這款空氣炮只有美國陸軍採購,口徑為2.5英寸(63.5毫米),作為野戰炮使用。不過,美國陸軍也只採購了16門「達德利式」空氣炮。這種「達德利」炮在聖地牙哥戰役亮相後,就完全退出歷史舞臺。這款野戰炮雖然沒有煙霧火光,易於隱蔽,但可靠性很差,故障頻繁,完全沒有發展前途。

1900年後,包括幾種「扎林斯基式」和「達德利式」在內,美國軍方耗資大量資金研發的壓縮空氣炮逐步被淘汰。扎林斯基本人,還一度試圖將「維蘇威」號改裝為魚雷試驗艦,嘗試開發「壓縮空氣魚雷」,但很快也遭到失敗。原因也很簡單——現代魚雷技術進步很快,早期魚雷射程短、口徑小、速度慢的缺點,在20世紀開始後都被完美解決。

在更新型的火炮和魚雷面前,原本用於替代老式火炮和魚雷的壓縮空氣炮,自然也沒有了市場,成為了火器發展史上的一個小插曲。(作者:陶慕劍)

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