作者Nomic ((Nomis))
看板Warfare
标题Re: [讨论] 热兵器在中国无法发扬光大的原因?
时间Sat May 26 10:56:12 2012
介绍一位专门家Bob Kooi同大家认识。他试着科学性的解读射艺的运作原理,开
发了几个数学模型做了许多的量化研究,都公开在网路上:
http://www.bio.vu.nl/thb/users/kooi/
不怕英文和数学符号的可以参考一下,应该能有许多收获。下面我大略讨论一下
与本篇相关的部分,其中的论据有一大部分引用Kooi的研究成果。
Kooi的研究里头包括了单体弓(self bow)与复合弓(composite bow)的比较。单体
弓的代表当然是英国的长弓了,而关於复合弓Kooi主要考察了土耳其弓和鞑靼弓--
这里Tartar实际上是满州弓,不过复合弓的基本构造大同小异,性能不像地理名词分
得那样远。先说结论:当材料和制作方面都达到一定水准的情况下,长弓与复合弓之
间的破坏力其实差异不大;或者换一个说法,影响一把弓的性能的最主要因素不是它
的种类,而是它制作精粗的程度。
因此复合弓和长弓的性能差异主要不在破坏力上,而在於其他方面。这里得先说
明一下弓运作的原理。正如之前的CJWUKNIGHT板友所说,张弦所蓄积的能量释放後,
只有一部分作用在箭上,其它的能量则被弓身与弦吸收;弦与(尤其是)弓身如何吸收
多余的能量对於一把弓的性能表现来说非常重要,因为在释放弦的瞬间能量同时传递
到箭身、弦与弓身上,但距离箭离开弦还有一段距离,这时候弓身吸收能量而造成的
多余震动会抵销原本传递到箭上的能量或者使箭身偏移而失去准头。南宋的华岳在《
翠微先生北征录》当中把这种表现不良的弓称作「泥鳅面弓」,形容它「受力不匀,
易爵易走,易闪易肭」,形象如泥鳅一般。
这也就是说将能量吸收後以震动的方式释放的弓材或弦其实是性能表现最差的材
料;好的材料可以将吸收到的能量转化成热能或声能来释放,後者是弦的主要释放方
式,所以沈括说好的弓有六善,其中之一是「弦声清实」(《梦溪笔谈》卷十八)。至
於弓身,Kooi的研究提供了不同的材料每单位质量受力多少的数据:
材料 每单位质量受力(Nm/kg)
钢(steel) 130
动物筋(sinew) 2500
动物角(horn) 1500
紫杉(yew) 1100
枫(maple) 700
玻璃纤维(glassfibre) 4300
(上表见
http://tinyurl.com/7jumej7表二)
这个数据意味着要使同质量的不同材料变形需要施加多少力,而所需力道越大意
味着越不容易变形,因此震动也更少。现代射箭运动所用的玻璃纤维弓身无疑是最好
的。而以古人能取得材料来说,张弦时主要以筋、角蓄积能量的复合弓相对於木材或
钢材有明显的优势。以钢材来说,只有19世纪的印度曾经用钢制作弓身,而亲自试射
过的现代射手对这种钢身制作的弓确实评价很差。
另外我们也可以看出不同的木材对性能差异的影响不小;这解释了为何长弓非以
紫杉来制作不可,而其它的枫木、榆木、橡木只能制作性能较差的短弓(flatbow)。
沈括说弓有六善之一,第二是「和而有力」,指的就是弓身蓄积的能量大而震动
缓和,「妙在制筋」。华岳则相对於泥鳅面弓把这种较好的弓称作「马蝗面弓」,制
作优劣的关键则在於动物角。
上述数据的另一个重要意义在於,在承载同样张力的情况下,筋角制成的复合弓
在重量上要比钢材或木材的弓要轻便,弓身的长度更短、体制更袖珍。这也意味着西
方在使用长弓的情况下不可能出现骑射手,虽然我们知道大陆另一端的日本用不对称
的弓臂解决这个问题。沈括把「性体少而劲」当作弓的六善之首,意思就是好弓不仅
要有力,能轻灵更好。
复合弓较短弓臂的另一个优势在於同样的张力下,箭从引满到弛射所经过的那一
瞬间更短,也就是说箭离开弓身的那一瞬间初速更大;但这种更快速的效果只有在轻
箭上比较明显,若使用重箭的话,长弓和复合弓的初速其实都很低,没有很大差别。
不过这就解释了为何蒙古人要携带轻重两种箭,以及为何土耳其弓使用轻箭时的射程
那麽变态的缘故。
以上所言复合弓的特性主要集中在材料的性质上。复合弓的另一个特性则是它比
较特别的机械构造:在弓臂主要部分的筋角之外,弓臂的两端还加上了弓弭。与弓臂
的弹性材料不同,弭的主要功能是在开弓时起杠杆作用,弓拉得越开作用就越明显,
因此相对於拉开弓身时不断蓄积的张力,射手引弓时反而是张得越开越省力。这与单
体弓不同,单体弓是拉得越开射手负担越大,拉满要瞄准的时候也是最想赶快放箭的
时候,这对准头当然有影响了。另一方面,复合弓可以持续比较久的引满状态意味着
射手比较能保持吓阻的姿态,也比较有觑准了射的余裕。
复合弓拉弓时的弭:
http://tinyurl.com/6raplaj
如果看上图还不太能意会杠杆如何作用,可以参考
http://tinyurl.com/85u9dsp
这篇当中的图一、图三、图五。至於拉弓的各阶段当中具体的拉力以及释放时各阶段
所施加於箭身的推力,见图二、图四、图六。
﹍﹍
下面谈一下战术面的问题,以中国的情况为主。
第一点是以前就说过的,其实开弓的磅数对於战力比较或者弓的性能而言并不是
非常重要;现实的战场不是举重大赛,勉强拉开的硬弓缓急无所恃,等於是变相的妥
善率不佳。以续战力为考量的话太硬的弓拉个几次可能就拉不开了,一样不合适。宋
明的兵书是一概的强调拉弓要有余裕,所谓软弓长箭是也。
以宋代为例,常例是「置弓三等,自一石至八斗」(《续资治通监长编》仁宗康定
元年七月庚午条)。超出这个范围就是吓人用的了。《西夏书事》卷五的记载很有意思
,太宗至道元年张浦代表西夏的前身李继迁入贡,太宗特别命令卫士表演给张看。先
前给李继迁的赏赐包括三把一石六斗的劲弓,李继迁已经觉得这是夸大其制,不可能
有人拉得开。结果当天给张浦实际表演的那些卫士竟然「皆拓两石弓有余力」,张「
大骇」。
後面的对话对照後来宋夏战争的发展更有意思。「太宗笑曰:『羌人敢敌否?』
浦曰:『羌部弓弱矢短,但见此长大,人已遁矣,况敢敌乎?』」可是实际上较合理
的弓弱矢短却令宋朝在战争中吃尽苦头。正是这「弓弱矢短」的所谓「步跋子」被拿
来与重装全铠的「铁鹞子」相提并论,被夏人当作是「步骑并利」的两大支柱之一(《
西夏书事》卷三十一)。同样的,宋金战争初期纵横无敌的金人,「弓力不过七斗,箭
多者不满百只」,但「设而不发,非五十步不射」、「弓矢亦不妄发」(《三朝北盟会
编》卷三、卷九十九、卷一百四十四),更注重战场实际、节制体力而不是夸张弓的斗
力。
第二稍微谈一下弓弩手的战术位置在唐宋间的演变。诚如LUDWIN板友所言,唐代
的弓弩手在膂力方面比较过人,不让他们上场短兵相接有点浪费。实际上我们看《通
典》卷一百五十七引用《李衞公兵法》的部分,就提到说「弩手去贼一百五十步即发
箭,弓手去贼六十步即发箭。若贼至二十步内,即射手、弩手俱舍弓弩,令驻队人收
。其弓拏手先络膊,将刀棒自随,即与战锋队齐入奋击。」这里的刀不是普通的刀而
是陌刀,「人持弩一具,箭五十只,人各络膊,将陌刀、棒一具」,而陌刀是唐代有
名的重兵器,《新唐书》中「膂力绝众」的李嗣业就以善用陌刀闻名。
不过这是唐代的状况。到了宋代中国弩的性能达到高峰,部队中装备远射兵器的
比例大增,射手在分工上也与短兵手渐行渐远。唐代的远射兵力照杜佑的说法以十分
为率,「四分支戟,一分支弩,一分支棒,三分支弓箭,一分支枪,一分支排,八分
支佩刀」,弓弩占四成,而且很明显他们也分配到刀枪棒戟等短兵。如果按照李靖的
分配法,全军两万人里头只有四千二百人是弓弩手,在一万四千名战兵当中也只占三
成多。
宋代的情形复杂些,不过大抵说来远射不兼近战,且弓弩手占了总数的七八成。
以宋初一指挥(这是最常见的调遣单位)五百人来说,如太宗朝的宋琪就说「每指挥作
一队」、「每队用马突或刃子枪一百余并弓剑、骨朵」(《宋史》〈宋琪〉传),其他
近四百人都是射手了;指挥以下的单位是都,一都约百人,照尹洙的说法,「诸处马
军每一都枪手、旗头共十三人,其八十余人并系弓箭手;步军每一都刀手八人、枪手
一十六人、其七十余人并系弩手」(《河南先生文集》卷二十〈奏阅习短兵状〉,转引
自《宋朝军制初探》二章一节)。这是北宋中期以前的状况,还可以从《武经总要》讲
阵图的那几卷得到映证。
这种更强调火力的倾向还可以从另外一些侧面来看。其一是若说唐代的弓弩手在
距离敌人二十步以内就要准备近战,宋代的规定竟然是「五尺之外,尚须发也」!(《
武经总要》卷二〈教弩法〉。一步为五或六尺。)其二是甲制。前代「短者持矛戟,长
者持弓弩」(《吴子》)(骨架长大者比较能多附着一些肌肉的缘故,所谓猿臂善射是也
)的原则到南宋完全颠倒了过来:「盖马军、枪牌等手例欲身材长大,独弩手不嫌矮短
,故军中类选不及等仗者为之」(《翠微先生北征录》卷七〈弩手甲制〉)。
神宗以後兵制进行改革,情况就复杂多了,不过这种偏重射手的情况大概没有变
。吴玠的留下来的资料比较详细些,我们看他抗金时是怎麽部属的(《建炎以来系年要
录》卷一百九十六,括弧内为原文夹注):
「阵兵三(应为二之误,不然与下文兜不起来)千二百六十有三,步军居阵之内者
一千二百有七,为阵心者一千有六(甲军枪手五百有二,神臂弓二百有二,平射弓二百
有二),舆拒马者二百。居阵外分两翅副翼者五百六十有六,左翼二百八十有三(主阵
将官二,平射弓二百一十有七,神臂弓六十四),右翼亦如之。马军居阵外为左肋者二
百六十有一(将官二,训练一,管队十,队兵乘骑二百四十有八),右肋亦如之。」
1668名步兵当中有弓弩手966人,占了近六成。马军的情形上文不详,不过照《翠
微先生北征录》(卷八)的记载,南宋的马军仍然是「正带甲马军一百人」、「准备带
甲二十人」、「小枪一十八条」而且「近代善马射者不善马枪,所以海队只选马枪一
十八条、正副旗头六名,其余皆系弓箭」,射手的比例依然咋人。
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1F:→ ThomasJP:也就是说欧式的钢臂十字弓,确实不如中式复合弓臂弩? 05/26 11:26
2F:→ ThomasJP:不过十字弓强调的本来就是上手容易性,所以或许不算缺点? 05/26 11:27
3F:推 Hartmann:大推 05/26 12:15
4F:推 aaa8841: 大推 05/26 12:52
5F:推 dennis99:推",但张浦那段解释上有点小偏误,等等回文补充一下 05/26 12:56
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10F:推 hgt:宋军配置太夸张 刀枪手一战败 弓手就完了 还配这麽多 05/26 14:53
11F:推 schinshikss:宋军跟美帝一样是靠弹幕取胜的(?) 05/26 16:06
12F:推 Whelsper:所以archer都拿刀(喂 05/26 16:07
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16F:→ mackulkov:不过唐代的弓手也太猛 弓手兼重步兵 IMBA的游戏角色 05/26 17:22
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25F:→ digpig:会使用钢弩单纯是他的最大储能上限比其他材料高上一截 05/26 23:18
26F:→ digpig:就算能量转换特别差, 最後乘出来的数据还是高 05/26 23:18
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※ 编辑: Nomic 来自: 1.162.80.34 (05/31 01:19)