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对于西洋炮的技术，汤若望是这方面的顶级专家，他二十年前就为大明的京城火炮厂工作，还和孙元化一起去过辽东前线，熟悉一线将士的需求。吴应熊提出改进大明火炮技术的时候，汤若望就让大明的炮匠们建好了一个火炮的作坊。
那天，汤若望带吴应熊等人走到火炮作坊里考察。吴应熊发现这里的熔炉已经建好，铁匠们正忙着制造铸炮泥型。
看到吴应熊走过来，炮匠们都停下手中的活，跪下行礼道：“小的见过丞相大人！”
吴应熊挥挥手，道：“诸位匠人们辛苦了，请起吧！你们忙自己的活吧。”
在铸造炮管的厂房里，吴应熊问身边一个炮匠：“听说你们最近都很积极工作，本官会按章程奖励你们的，一个有用的新点子奖励十两银子，一件新武器奖励白银一百两。现在造新火炮进展怎么样了？
这位年老的炮匠眼睛红红的，最近他花了很多心思在造炮上，提出了一个新点子，得到了炮厂的十两银子奖励，他答道：“回大人，工具和熔炉已经打造好，准备泥型制造第一门铜芯火炮。我们许久没有造炮了，第一门炮准备只铸一门小的，再加以改进。”
吴应熊知道大明此时已经有了铜芯铁体的火炮技术，问道：“你们用泥型铸炮，那泥里的水泡怎么办？高温的铜水一浇进去，泥型里只要有一丝水分就会立即蒸发成水蒸气，在铜炮里形成气泡。里面的气泡多了，很容易导致炸镗！”
汤若望没想到吴应熊也懂得火炮的铸造，回答道：“大人，泥型铸炮确实产生气泡，我们做好泥型后，都要风干后才使用。不过即便是这样，还是免不了有一些气泡，形成马蜂窝，我们正在研究这个问题的解决方法，现在平均铸十门炮才有两三门炮堪用，效率太低！”
“十门炮才有两三门堪用？”那段时间吴应熊恶补了许多西洋铸炮的书籍，像现代考试前的临时抱佛脚，不过在书中他看到过一种方法可以解决这个问题，便道：“如果不用泥型，而是用铸铁做铸模呢！铸铁里面没有水，不会形成气泡，这样炮管的成品率会极大提高，铜炮内外壁都会比较光滑，可以减少表面清理，镟铣内膛的工作量！”
听到吴应熊的话，炮厂的老炮匠们都愣住了，他们用泥型做了十年的大炮，却没想过用铸铁来做铁型。
不过，汤若望的毕竟是铸炮经验丰富的西洋火炮专家，货真价实的，吴应熊一点拨，他立即想起来了，汤若望觉得用铸铁来做铸模确实有很大的好处，说：“大人的方法，你们快试试。”
“好的，汤大人。”匠人们回答。
领头的老匠人摸了摸后脑袋，问道：“大人，小人有一事不明，如果用铸铁做铸模，这铸模和铜炮到时候如何分开呢？”
汤若望回答道：“这个应该好办，用铁模铸造炮时，先在模的内表面刷上用细稻壳灰与细砂泥加水和成的涂料，再涂刷极细煤粉调制的第二层涂料，然后箍紧铁模，烘热，浇入铜水。待凝固后立即脱去铁模，趁炮身还红热时，清除毛刺，就可以得到成品了。”
其实，中国的铸造技术长时间领先世界，是世界上最早使用金属型铸造的国家，早在战国时代就用铁范成批铸造生铁农具和工具，汤若望说的使用铁模铸造采用双层涂料等，也是传统铸造的技艺，大明的炮匠之前也听说过。明太祖朱元璋在和陈友谅等人夺取皇权时，网罗了很多火药火器制造的专家和工匠，采用新式火器武装自己的部队，从而促进了火器发展。但皇权一旦到手，相对稳定的政局建立之后，全国火器的制造和使用又令朱元璋寝食不安，担心火器流失和私制成为威胁自身统治的因素，朱元璋设立军器局后，要求严格控制全国火器，各地不得擅自制造，违者重罪治之，加上匠户都是世袭制，所以，大明火炮厂的技术人才是全国顶尖的。此时汤若望一点拨，他们立即就想通了，觉得这方法是可行的的。
“你们几个记下来吧。”汤若望怕炮匠们还不明白，用中国话详细解释道：“首先按铜炮大小，分五节作出泥炮。然后按泥炮节数分制铁模泥型，每节泥型分成两瓣，用车板旋制内面，使表面光洁形状规整，然后烘干备用。泥型内放入预制的把手，浇注时和铁模铸成一体。用泥型翻铸铁模时，先将炮口那一节倒置在泥制平板上，用泥充填其中一瓣，烘干后，再盖上泥制平板，将型箍紧，浇注后便得到第一节铁模的一瓣。接着除去填泥，又可如法铸得另一瓣铁模。这样逐节浇注，就可铸成层层榫合的整套铁模。”
“我们记下了。”炮匠们点点头。
吴应熊心想，这就是专业人员的优势，大家沟通起来没啥障碍，不会出现鸡同鸭讲的尴尬，笑道：“汤先生，其实我们以后就只造铁芯铜体大炮了。铁芯铜体的大炮更坚固，更轻便，满清的神威大将军炮现在就是铁芯铜体的大炮，我们可不能落后呀。”
汤若望点点头，道：“确实是这样，没想到大人还懂得制造铁芯铜体火炮，我们以后就造这种大炮了，所谓铁芯铜体大炮就是先用熟铁铸造炮芯，待炮芯冷却后用铸模包裹炮芯，在铸模中炮芯外面浇铸一层青铜。”
火炮作坊失败了几次，最后在汤若望的指导下，花了半个月时间摸索出了铁坯造铜炮技术。这种方法造出的铜炮炮身上没有蜂窝气孔，质量要远远好于泥坯铸造的铜炮，不但提高了铸炮的成功率，而且降低了成品炮的炸镗的概率。而且用铁坯铸炮铁坯可以重复使用，省却了铸模时间，铸炮速度大大加快了，三天就能铸造一门铜炮。
几天后，汤若望又让匠人们铸造铁芯铜体大炮，也获得成功。吴应熊派人试用，发现射程大增，这种新式铁芯铜体大炮能以较少的材料承受较高的膛压，降低了火炮的重量。同时熟铁熔点较高耐磨性较好，因此这种技术提高了火炮的寿命。而且铁芯铜体炮节约了用铜，还降低了铸炮成本。
吴应熊比较满意，便让汤若望主持制造各种专业的火炮，比如轻型野战火炮。吴应熊设计了一种84毫米口径的六磅炮，这是一种炮身长两米的前膛炮。
吴应熊设计这种火炮的原因，是大明以后面对的战斗大多数都是和步兵骑兵混合的敌人进行野战。无论是满清八旗还是李自成的流贼都擅长野战，较少在坚城中死守。大明原来能够摧毁敌人要塞的红衣大炮已经很厉害，还需要能够配合步枪兵野战的轻型火炮，六磅炮就比较适合了。六七百斤的火炮可以用马车拖拉，运输也比较方便。
汤若望带人研发成功后，使用时这种火炮的直射距离达到400米，最大抛射射程3200米，标准炮重900斤，使用铁芯铜体技术铸炮，炮重下降了三分之一。
然后，吴应熊提了很多想法，让汤若望画设计图，很快就变成了现实，又监造了两种当时先进的武器，叫新型子母炮，改进自明朝的佛朗机炮，八天即造成，炮长二尺一寸，重约三百斤，便于携带。铸造炮弹外形如瓜状，每枚重20到30斤，内装“子炮弹”，此炮发射时，子在母腹，母送子出，从天而降，片片碎裂，锐不可当。
刚开始子母炮的尾部装有木柄，柄的后部向下弯曲，并以铁索联于炮架。此炮装备在四足木架上，足上安有铁轮，可推可挽。使用时将子炮放入母炮后腹开口处，用铁闩固定，然后点燃子炮，弹头从母炮口飞出。上述两种子母炮，起初使用实心弹丸和小弹子，吴应熊不满意，改用爆炸弹，命中率高，杀伤力大。
相比较而言，手榴弹的制造，就比较容易一些，明末杰出的火器研制家薄玉，这时也被吴应熊找到了，应聘到大明的火炮厂，他对地雷的研究可谓学问精深。在薄玉的带领下，手榴弹几天就被他和火药师们搞了出来，完成了拉火的测试。
手榴弹的样式上吴应熊还是选择了标准的木柄铁头型，木柄中装置拉火和引线，前端铁壳中装置标准配比的颗粒火药。雷头的铁壳是模具制造的，上面有格文，这种设计确保了该薄的地方薄该厚的地方厚，用以保证爆炸后的弹片可以起到有效杀伤。
整个手榴弹吴应熊拿起来掂量了一下，也就半斤多一点的重量。他派人试用，薄玉亲自拉了铉，将手雷丢出去六七秒就爆炸了，试验用的木人顷刻间就被掀翻在地，改良黑火药后，有的木人还被炸断了手臂。
有汤若望等洋教士和薄玉等专业人士的帮忙，大明黑火药的改进很顺利。其实黑火药是中国的四大发明之一，北宋初年即公元10世纪后期，中国便开始试制最初的一批火药火器，并在世界范围内最早完成军用火药的定型发明，率先开始了火药在军事领域的应用。但是，火药化军事革命并未因为最早发端于中国而在中国率先完成。中国发明的火药火器14世纪初经阿拉伯人传入欧洲后，便在欧洲播下火种，随着欧洲近代自然科学和工程技术的飞速发展，一系列新的性能更好、杀伤威力更大的火药化兵器被研制出来，领先于大明朝了。
吴应熊发现，虽然明代各代火器有所发展，但是这种工场手工业始终处在强大的封建生产关系严密包裹当中，全国范围内的小手工业生产方式很难转化为大工场手工业。明朝嘉靖年间，长江下游和东南沿海一些地区出现了资本主义萌芽，手工业规模有较大扩展。但当时的封建统治者为维护自己赖以生存的自给自足的自然经济，动用国家权力推行重税、禁海、垄断矿冶等“重农抑商”的措施，扼制商业和手工业的发展，他意识到，大明要中兴，必须让商业和手工业的资本主义萌芽开花结果。
不过，那是下一阶段的事情，此时他利用这些大明的火器专家，抓紧生产新火器，统一全国，把满清赶出关外。好在大明火炮厂的技术人员很多，底子雄厚，只要改变原来落后的管理模式，生产效率就会大大提高。很多国人受资本论的误导，觉得管理者都是压榨工人的，其实对现代资本主义工厂来说，科学技术是生产力。同样的，管理也是生产力，是与科学技术比翼齐飞的重要生产力，有时甚至更重要，比如大明的科技初期和西方比其实不算落后，是比较先进的，但管理者却贪得无厌，层层压榨匠人，恰恰是管理上太落后，抑制了工匠个人的创新能力和潜能，所以跟西方的技术差距才会越来越大。
吴应熊给大明火炮厂换了内行的管理者，改变了激励制度后，生产力大大提高，匠人们的积极性大大提高，大明火炮厂源源不断开发出新东西，把一些新式武器提供给大明的六万新禁卫军使用，他们也被吴应熊分组进行了专门的训练，不到半年时间，禁军的战斗力就大大增强。