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又是机关弩

战船的改造即将开始，但眼下有一件极为重要的事需要先定了下来，这就是机关弩的批量制作了。李不伟一大早便来到皇家实验室的议事厅，此时已有多人在此等候，其中有范东来、石仲秋、史可等学者，有来自大宋军中的赵范将军，当然还有那位造弩专家吴易了。
皇家实验室的学者众多，但李不伟最信任的还是范东来了。一是因为在众学者中，他最早认识的就是范东来，又与其共论《梦溪笔谈，二人相谈甚欢;二是因为范东来时任司天监，这也是沈括当年的职位，因此李不伟下意识地认为，司天监便是大宋机械行业最高水平的人了;至于第三个原因，是因为范东来此人能力确实出众，而且又将机械实验室与车间管理得井井有条，李不伟离开时，皇家实验室交给他管为放心的了。

范东来接着道：“我们这十多天来，对弩车又进行了四大改进。第一个改进，便是将拉弦链条的数量减少了一半。以前的设计是每架弩机都配有一根拉弦链条，后来我们现，如果弩车按顺序水平布置的话，完全可以两架弩机共用一根链条的。其原理为：拉弦链条的上、下方都有两个拉弦器，这四个拉弦器在链条上均匀分布。链条转动时，将上方的弩弦拉满的同时，下方的弩弦已拉到了一半的位置。等上面的弩箭射了出去，下面的拉弦器继续移动，将下面的弩机拉满处于待射状态，而与此同时，上方的弩弦又处于半拉满状态。”李不伟只听了几句，便已明白了范东来所说的意思，等他全部说完之后，这才道：“范大人的意思我明白了，如此一来，链条所受的拉力将比以前高出一半了，不知链条能否承受如此大的拉力？”范东来笑道：“校长请放心。其实在弩弦的拉动过程中，拉弦器所受的拉力并不是线性的，而是略趋于指数增长，这也许是采用了复合弩臂的原因吧。因为刚开始拉弦的时候，弩臂外层的铜质强化臂并不吃力，而等到弩弦拉到一半之时，铜弩臂才会受力，而拉弦所用的力也越来越大。按照这种设计，链条所受的力大约为以前的倍左右。到时换了钢质弩臂，只需将拉弦器的位置稍加调整，仍然可以将链条的最大受力情况加以改善。”李不伟笑道：“如此就好了。六根链条减为三根，显然总重量又少了约三十公斤。”赵范在一旁接口道：“实验室做的这个改进极为有用。别看这小小的三十公斤，在长途行军中，如果能轻了三十公斤，便是相当了不起了。”范东来笑道：“赵将军过奖了，其实吴先生也出了不少点子，这才有了这种改进。”

李不伟又问道：“第二个改进是什么呢？”范东来道：“第二个改进，便是弩箭的改进了。最开始的弩箭是带有木制尾冀的，这也使得箭箱中所能容纳的弩箭数量有限，而且尾冀的加工也颇为费时。后来我们将尾冀去掉，而在箭头上加了旋转导气槽，便可使得弩箭射出之后处于旋转状态。虽然尾冀并无多大重量，弩箭的总重量也没有多大变化，但此时解决了一些问题：一是弩箭的制作简单了，二是箭箱中可以装入更多的弩箭，三是弩矢卡在箭箱中的情况几乎不会生。”李不伟点头道：“这些改进，范大人也曾对我提起过，而且上次试射机关弩时，便是使用了这种新式弩箭了。不过范大人既然如此说来，想必又有了新的改进了吧？”范东来道：“正是。大约在半月以前，实验室做好了一个测试装置，这个装置是一个五米长的圆筒，直径约一米左右，并且在一端安装了旋转式风扇，如此便可以在圆筒中形成比较强的气流。然后我们将各种形状的箭头与箭杆用线绳吊了起来放入圆筒中进行测试，，然后找出受风力影响最弱的一种设计，然后依此制作了几支弩矢，经过测试之后竟然现其射程又多出近二十几米。而且，如果将导气槽开到弩杆之上靠近尾部的地方，其射程将会更远。后来我们对其重量做了调整，然后将弩杆的质心位置前移，终于将弩矢的所有参数确定了下来。此时一支弩矢只有四百七十多克，两支弩矢还不到一公斤。其穿透力较以往的设计并未减小多少，反而使得五十米之内的威力更大了一些。这也许是因为弩矢的初提升，而且在前面的五十米之内，弩矢的度下降不多的原因吧。目前，这个设备已送交火炮厂，进行炮弹外形的改进了。”

听到此时，李不伟已是惊呆了。范东来所说的那个圆筒，其实就是一个简易的风洞。虽然在测试的时候弩矢并未旋转，但毕竟也与实验情况相差不多了。如此设计出来的弩矢，显然其射程、命中精度都要高出一大截。而且一旦确定下来其形状、尺寸、重量等各种参数，批量制作起来反而效率更高，这也是弩矢的标准化吧。其实，秦朝时的秦弩，其制作过程便有了统一的规格，甚至有些过于苛刻，然而就是这样的要求，便得秦弩名声大振，以至于近千年间过秦弩的远程兵器少之又少。当然，秦弩的规格与参数，显然没有经过现在的这种测试，大多是试射之后的经验总结了。然而李不伟却知道：如果将古代的箭稍做一改动，在箭头部位缠绕一段绳子，便会将箭的射程提高一倍。箭头上所缠绳子呈螺旋状，所以箭在飞行中会受空气动力影响而绕自轴旋转，从而提高飞行稳定性，提高了射程。这段绳子起到了现代来复枪膛线的作用。当然范东来并没有使用绳子，而是直接用机器在箭杆上开槽，一是提高了精度，二是因为机器制作，也容易实现大批量生产。

范东来看到李不伟惊愕的神情，也未觉意外，再看赵范等官兵，却是一脸的平静。心道：此时只有李校长一人感到惊讶，其他人等并不觉得如何，显然是其尚未意识到此种风洞实验的价值，因此也不会如何表现了，又道：“然而箭的改进还未结束。我们又采用柔韧的桦木制作箭杆，却现其射程又有提高，而且在穿透时更有杀伤力。后来实验室对此种箭杆进行了分析，终于找出了其中的秘密。当普通的箭被弓弦快向前推进的时候，箭杆将会摩擦弩身与导轨，这种摩擦力会消耗相当大一部分弩机的势能。但是当柔韧的箭被弓弦快向前推时，会向外弯曲，弯曲的箭杆避免了和导轨的摩擦，弩机的势能几乎完全转换为箭的动能。”众人这才听得明白了一些，李不伟暗叫惭愧，心道：我一直以为弩箭做得笔越直越好，却没想到还有还要有弹性。不过范大人这一说，我倒想起来了，百科全书中的确曾讲过柔性箭的原理。

其实，柔韧箭杆的箭能飞得更远，也是有其原因的。这种柔性弩箭在射出之时呈弯曲形状，在空中飞行时由于自身的弹性又会弹直。这种反弹会使箭身产生反复振动，而这种振动恰恰能够减轻空气的涡流所引起的阻力。这样的弩箭，实际上是沿着一个波浪型的轨道飞向前方。当一只依然上下左右抖动的箭扎入躯体时，犹如被一只手握住上下搅动，这对人的肌体组织所产生的破坏是极为可怕的。

等了一会儿，看到李不伟示意继续，范东来又接着说道：“第三个改进，便是箭箱的分体设计。以前的箭箱固定在弩车之上，因此装载弩箭时极为麻烦。赵将军最近提出一个问题：倘若一台机关弩的弩矢射完了，如何实现快装弩。因此，实验室又将弩车的箭箱做了一番改进。”李不伟插言道：“可更换式箭箱，是不是能将箭箱取下来，然后装上新的满载箭箱？”范东来道：“校长说的没错，这正是我们参考了校长的想法，这才想出了此种设计。目前的箭箱已能够更换，每台弩车有六架弩机，每架弩机有一个箭箱供箭，每个箭箱可装有一百只弩。如此一来，一台装满弩箭的弩车，其总重量可以控制在六百公斤以内。长途行军固然可以使用畜力拖行，而短距离的移动，可以采用人力推动。另外，蒸汽机也有相应的驱动齿轮，可以短距离慢驱动弩车。虽然也可以装上更大的蒸汽机驱动弩车，但这又会增加整个弩车的总重量，而用于拉弦的蒸汽机，其设计与制造极为严格，因此尽量还是用于射弩箭，免得驱动弩车时间过长，等到开战之时出了问题，反而因小失大了。”

李不伟此时已听得激动难捺，倏地站了起来。众人吃了一惊，眼看着他绕着桌子走了一圈，又缓缓坐下，道：“真没想到，机关弩这几日竟然又改进了许多，而且每项改进都意义重大。如此一来，这种弩车的威力又是大增了！”赵范接口道：“李大人说的没错！以目前的设计来看，这种弩车的威力几乎无人能敌。更重要的是，由于箭箱可以更换，因此完全可以将备用的箭箱单独运送，基本是每十辆弩车配备一辆弩箭运送车。另外，箭箱的更换也极为容易，当然这也多亏吴先生的设计了。”说着，转头向旁边的吴易望去。吴易颔笑道：“赵将军过奖了。其实下官设计的这种箭箱，若是没有实验室的协助，又怎会制造出来呢。这种箭箱可以直接**弩车之上，然后弩矢会通过滑板加载到弩机。当箭箱空了之后，仍然有十支弩箭处于滑板上。所以此时更换箭箱，并不会马上影响到射击。”言毕，又听得众人一番称赞，吴易反倒有些不好意思起来。

李不伟道：“范大人方才说有四个改进，不知最后一个改进是什么？”范东来道：“其实最后一种改进也是极为实用，这便是锅炉的改进了。机关弩的关键机构分为六大类：车体、弩机、箭箱与供箭系统、蒸汽机、传动系统，以及锅炉。这六大类机构最容易出问题的是弩机。因为经过几千次的射击之后，弩弦会被拉长或拉断，弩臂会逐渐失效。然而这都不是问题，因为另有专用的配件车随行，弩机的更换极为容易，操作熟练的士兵只需一分钟便可完成弩机的更换，当然这也是校长所提出的模块化设计的好处了。但是前几日赵将军又现了一个问题，便是机关弩的备战状态。目前的机关弩需要蒸汽机驱动，而蒸汽机又离不开沸腾的水，因此这就要求弩车的蒸汽机必须始终处于预热状态。然而此时又面临一个问题，便是燃料的供应。后来我们将锅炉也进行了改进，又在外围加了两层隔热材料，然后改进了加热管与鼓风机，终于可以在两分钟内使蒸汽机达到最大转。”李不伟奇道：“倘若真的在两分钟正常工作，锅炉不仍然要处于预热状态么？另外，加了隔热材料，会不会使体积过大？”范东来点头道：“锅炉中的水虽然要处于预热状态，但并不需要持续燃烧木炭加热。这次的保温体经过特别设计，因此体积虽然有所增加，但并不影响操作，也不占多少重。我们经过测试，在临安的夏初，也就是这个时候，早晨将蒸汽机烧热之后，到了中午时分，锅炉中的水仍然可以将人烫伤，显然新式锅炉的保温性能极好。而此时要使蒸汽机正常工作，便需要另一种装备了。这种装备校长以前也曾见过，就是手摇式拉弦机构。这种机构极为简单，只需将蒸汽机的齿轮离合，然后在主驱动轴上套入一个摇把，便可以实现手工拉弦，而且在拉弦的同时又可以驱动锅炉的鼓风机。这种手摇式拉弦的效率虽然不高，但也可以在每分钟**出十多支弩箭。到了两分钟之时，摇动转轴的士兵已精疲力竭，但蒸汽机已完全正常运转，此时的射已达每分钟近百矢了。”

李不伟听到此时，已完全明白了范东来所说的四大改进，大笑道：“有了这四大改进，机关弩总算能够批量制作了。听说弩车厂已有了近五百名工人，看来兵部对于弩车极为重视了。”赵范道：“李大人说的没错。自从机关弩试射之后，宣大人便奏请皇上，将以前用于火炮厂的铁材调拔一部分到弩车厂，又将原来的弩厂众工匠改编，过段时间还会有第二家弩车厂成立。”李不伟点头道：“应该如此。机关弩的作用不容小视。虽然有了迫击炮以及直射式火炮，但火炮毕竟有其使用限制，若是敌人骑兵冲锋，单凭火炮倒也不容易对付。”赵范道：“大人说的是。其实，关于机关弩与火炮到底哪个重要，兵部前几日还引了一场争论。”李不伟听到兵部竟然因此而起了争论，一时也来了兴趣，忙问道：“争论？那最终结果如何？”

赵范道：“当时双方争执不下，最后决定交由火炮营与弩车营的几位将军定夺。火炮营前去的是史冀将军，而弩车营中前去的，便是在下了。”李不伟笑道：“如此一来，岂不是你与史将军之争了？”赵范摇头道：“大人说笑了。史将军与在下本就是极好的朋友，虽然我二人此时各任其职，但绝不会因为职务的不同而有了偏见。那日我们二人各自带了几名手下，又在演兵场做了一些布局与推演，终于有了结果。”李不伟听得连连点头，心想史大哥与赵将军都是行伍中人，这关系到军队建设的问题，他二人自然会以理论事。虽然此时并无新式的直射火炮，而且机关弩也只有一台，但以他们对金兵的了解，加上以往旧式火炮的训练总结，最终的结论必定是非常公正的。又听赵范说道：“迫击炮的优势，在于远程打击敌军骑兵阵营，以及攻打敌军驻守的城墙，其威力自然非同小可，但此进的关键在于直射式火炮与机关弩到底哪种适于对抗敌军骑兵冲锋。对于实心炮弹，其弹道为直线型，虽然可以连杀敌军七八匹战马，也可打乱敌军的阵形，但一百门火炮经过一轮射击，最多也只能消灭七八百敌军。此时未等下轮射，敌军便会冲入阵营。”李不伟道：“对付骑兵，自然不能全部使用实心弹。实心弹可以射击敌骑的重型护盾，或是远距离的密集型队伍。倘若对付大规模骑兵冲锋，完全可以采用散射弹。”赵范点头道：“大人所说的，我们那日也有讨论。散弹的打击面大，但射程却远不如实心弹，火炮厂的杨大人说，散射弹到了近四百米时，已基本失去了杀伤力，但如果在五十米至一百米范围**击，又不容易把握时机，最好的情况便是敌军的密集型冲锋，此时一炮出可以使敌军十余骑伤亡。”李不伟道：“但是据我所知，机关弩的弩箭，到了四五百米外也基本没多大杀伤力了，除非射中敌人的要害之处。”赵范道：“关于机关弩的射程，大人说的自然是没错，但这并不是问题的关键。例如敌军的一个万人冲锋队冲了过来，此时火炮虽然可以射杀敌，但火炮需要时间装填弹药，要抵挡一个万人冲锋队，至少需要五百门火炮。但目前的情况是，每门火炮需要六人操作，这总共便是三千名炮手。另外，要保护这三百门火炮，还需要近五千名骑兵，再加上运送弹药的车辆、马夫、总共已出了一万人。以过一万人的兵力去对付敌军的一万骑兵，显然这个结果不能令人满意。然而，这些都不是最重要的。”

李不伟忙问道：“赵将军此话怎讲？”赵范道：“直射火炮的威力虽然大，但命中精度要差上许多。如果用于密集射击，自然不是问题，但关键是敌军既然知道了我军拥有火炮，便再也不会密集冲锋了。例如敌军分为二百个纵队，又分散得极开，此时虽然可以用火炮射击，但毕竟火炮调整方向不如马匹跑得快，恐怕到时敌骑做一迂回，火炮便无法跟得上了。另外，倘若只有两名敌骑冲到近身，此时虽然有弓箭手在一旁保护，但炮手大多也会炮了，但一散弹杀死两名敌人，显然是有些浪费了。更要命的是，倘若敌军的冲锋持续上一段时间，每次出动的兵力又不多，此时我们的火炮已经热无法用于射击，这可就大大的不妙了。”

李不伟笑道：“赵将军如此一说，倒是机关弩对付骑兵冲锋最为适用了。”赵范点头道：“大人说的没错。机关弩的命中精度高，又能连续射。举个最简单的例子：一门火炮显然无法对付敌军的二十名骑兵分成三批冲锋，又或是将队形分散开来一次性冲锋，但机关弩却完全可以。无论敌骑一次性冲锋，还是分为几次冲锋，机关弩都可以将来敌一一歼灭。而且机关弩转向瞄准性好，敌骑做再多的迂回，也是枉费心思。然而这并非意味着火炮将一无是处。例如敌军使用了厚重的护盾，此时机关弩将无法有效杀伤敌骑，但是用火炮就可以将护盾阵形击破，接下来便是机关弩威的时间了。”

赵范所说的，李不伟早已想过多次，又结合后世的战争实例加以总结判断，最终的结论与赵范所说的一般无二。如此看来，机关弩与火炮显然要同时展了。此时情况已明，李不伟转向范东来问道：“范大人，以目前的情况来看，机关弩、迫击炮、神武大炮的制作周期如何？后期的维护与检修又是如何？”

范东来道：“对于此事，实验室与几家工厂早已做了评定。制作一门神武火炮所用的时间，与制作一台机关弩所用的时间差不多，但是相同的时间之内，却可以制作五台迫击炮。”李不伟点头道：“这是自然。迫击炮结构简单，身管承受应力又小上许多，也没有止退器与升降机，零件自然也要少上许多。反而是机关弩的零件不少，不知其制作是否复杂？”范东来道：“机关弩虽然零件不少，但除去三根链条之外，剩余的便是九个齿轮，一些装箭机构，脱弦机构，以及蒸汽机与锅炉了。其实以机械零件本身来说，稍比火炮复杂些。但是弩矢的制作却极为容易，而且使用过的弩矢，大部分又可以回收直接使用，因此从长远来看，其成本要低于火炮甚多。另外，关于机关弩的维护也不是问题，目前的设计，每台弩车都有随车工具，而且赵将军已安排了人选，基本每辆弩车的操作员都要亲自安装拆卸一次弩车的。”

李不伟笑道：“范大人如此一说，我便完全明白了。既然赵、史两位将军已有了共识，想必兵部也认识到了两种武器都是必不可少。如今冲压机已交付使用，机关弩也可以批量制作了，按范大人所说，一月制作一百辆弩车应是没有问题的。”说到此处，李不伟又想起一事，道：“对了，弩厂再抽调些人手，制作一种枪弩。这种弩要求命中率极高，因此无论弩箭还是弩机，必须要精细制作，瞄准机构也要仔细设计与严格测试。将来在战场之上，这种远程精准武器的用途可是相当大的。”

到此进，李不伟正待讲一下滑轮十字枪弩的大概样子，便见一名守卫匆匆走了进来。众人看得这守卫在李不伟耳边低语一阵，李不伟听得面色大变。众人吃了一惊。

等这名守卫退出去之后，李不伟沉声道：“众位大人，今日上午便到此为止吧，眼下有一件大事须处理一下。”稍一犹豫，又道：“临安大学可能混进了一个奸细！”