图文版:https://zhuanlan.zhihu.com/p/586854721 蒙斯·梅格(Mons Meg)是一门典型的15世纪巨型轰击炮(bombard)，炮重6.97吨、炮长 4.06公尺、口径有510mm、发射175 公斤重的花岗石弹。 1454 年，好人菲利普把此炮作为礼物送给苏格兰国王詹姆斯二世；1455年詹姆斯二世围 攻Threave城堡，蒙斯·梅格就是攻城火炮之一，1540年，这门火炮退休，被带到爱丁堡 当装饰；此後，只有在重大庆典，蒙斯·梅格才会被当作礼炮，为典礼锦上添花；1558年 7月3日苏格兰女王玛丽与法国王太子婚礼时，蒙斯·梅格再次发出怒吼，工人在2英里外 找回炮弹。 1680年10月30日，为了庆祝奥尔巴尼和约克公爵-詹姆斯(未来的英国詹姆士二世)到访， 蒙斯·梅格又充当一次礼炮，当英国炮手装上火药後，这门炮却炸膛了；对此，苏格兰人 认为是英国人蓄意破坏，因为它们妒忌苏格兰人有这样大的大炮，当然有更多的耳语说这 是国王药丸的象徵，1688年，苏格兰与英国共同的国王詹姆士二世在光荣革命中被赶下台 。 蒙斯·梅格的结构 蒙斯·梅格分为两个不同的部分，药室和炮管；药室长 1.16公尺，直径最宽是0.59公尺 ，最窄是0.53公尺；炮管长度为2.88公尺，最宽是0.75公尺，最窄是0.63公尺；炮管是由 25根锻铁条排成中空的桶型，然後用33个箍固定到位；箍在炉子中加热，然後放置在锻铁 条上，当箍冷却时，它们会收紧以将枪管固定在一起。 弹丸是砂岩或花岗石做的，史料纪载蒙斯·梅格使用过130-140公斤的砂岩弹或160-170公 尺的花岗石弹；火药的分量在史料没有纪录，学者推断可能是29.5公斤或34公斤。 蒙斯·梅格的内弹道 弹丸在管内的运动被称为内弹道；内弹道的过程如下图:一旦引火药被点燃，热气体被强 制进入膛内，导致压力迅速增加，热量被推进剂吸收，压力下降；接者推进剂表面能够点 燃，反过来释放更多的热气体，这再次增加膛内的压力，直到弹丸开始移动，这被称为发 射开始压力(Shot Start Pressure)。然後体积逐渐增加，气体体积增加等於弹丸运动引 起的体积增加；一旦超过了峰值压力(Peak Pressure)，弹丸运动的距离超过了气体产生 的体积，压力就下降了。一旦所有推进剂被全部燃烧(All burnt)，气体膨胀是处於热力 学的绝热过程，直到弹丸离开枪口(Muzzle)。 为了要测试蒙斯·梅格的内弹道，我们需要先知道蒙斯·梅格使用的火药配方；因为史料 并无提及，学者采用14~16世纪常用的三种配方，该配方产生的气体压力与弹丸初速[注] 如下: 火药配方 压力(MPa) 弹丸初速(m/s) 14世纪 John Arderne Feuerwerkbuch 44–51 328.6 16世纪 Whitehorne 22–25 231.1 16世纪 Bruxelles 66–76 385.4 17世纪 British government Formula 92-105 425.3 把14~16世纪这三个初速平均，得出的初速是315m/s，以此初速作为计算蒙斯·梅格的外 部弹道参数。 注:Proteus是由Lab Center Electronics公司推出的EDA软体，用於计算气体燃烧和内部 压力，因为蒙斯·梅格已经是个骨董，无法对该炮进行实际测试，所以只能使用软体进行 模拟；蒙斯·梅格的弹丸初速就是由此软体估算出来的。 学者采用QinetiQ公司使用的QQ-BDAS软体，该软体用在火炮设计；安全最大压力(The Safe Maximum Pressure)是QQ-BDAS预测大炮在不受伤害的情况下所能承受的理论最大压 力；最大内部压力(WH)显示了气体压力沿剖面的理想传播；安全裕度(The Margin of Safety)的计算方法是安全最大压力与最大内部压力的比值，QQ-BDAS沿者火炮的每个点进 行评估，安全系数从1.3~9.6不等；安全系数1.3时，位於危险的边缘。 QQ-BDAS预估蒙斯·梅格最脆弱的地方位於距离药室0.2公尺~0.58公尺，这个位子的安全 系数最低；其安全系数下降的原因是炮管为了容纳炮弹，口径急遽增大；QQ-BDAS预估的 位置与蒙斯·梅格破损的地方(炮管第3箍到第7箍)相比，十分接近。根据论文A technological success in the 15th century: Jehan Gambier's Mons Meg的说法，蒙 斯·梅格能承受的压力是87MPa，当压力超过110Mpa，炮管就会破裂。 该图显示14~17世纪，常用火药配方所带来的压力值，以Whitehorne这个配方来说，它产 生的压力大约在20~25MPa之间；而17世纪英国使用的官方规定配方(British government Formula)，压力值则高达110MPa。16世纪的士兵填入29.5公斤或34公斤的火药，对蒙斯· 梅格来说是安全的，但17世纪火药威力大於16世纪，1680年那次的射击，英国士兵使用的 肯定是英国官方的配方，如果再填入相同的药量，蒙斯·梅格焉能不爆? 蒙斯·梅格的外弹道 当弹丸离开枪管後，子弹的弹道被称为外弹道；法勒对外弹道的解释是一旦弹丸离开枪身 ，受到气体逸出的影响，就开始了称为外弹道的飞行。 外弹道的影响因子可以参考此篇:妈宝地狗：[仙草]17世纪的火枪弹道 角度 10 15 30 40 45 射程(m) 2207.2 2888.5 4106.8 4413.3 4432.1 上图是角度对蒙斯·梅格射程的影响；跟大家知道的一样，角度为45°时，射程是最大的 ；有趣的是，在10°和30°之间，弹丸速度是下降，原因是弹丸飞行弹丸的时间长，受到 的空力阻力的影响更大；然而，在30°和45°之间，弹丸速度再次增加。原因是弹丸到达 了更高的高度，重力产生的加速度有更大的影响；下表显示了射程随初速的变化: 弹丸初速(m/s) 210.8 299.4 388.0 432.3 射程(m) 1750.1 2880.3 4082.0 4647.8 蒙斯·梅格的火炮威力 江湖传说，1455年詹姆斯二世围攻Threave城堡，据说蒙斯·梅格发射的第一枚炮弹，打 穿3公尺厚的城墙，打断了玛格丽特的手，那时玛格丽特正在跟道格拉斯伯爵喝酒；但江 湖传说是真的吗?学者做了一系列的测试。 当代城堡建筑通常使用当地采购的石头和岩石，这些石头和岩石只是从地上捡起来的，这 意味着大多数城堡墙壁中的石头尺寸非常的大小不一，因此在模拟中复制这种结构是困难 的。因此学者改成另一种方式，学者用DYNA3D建立模型，在模型中设计出一道砖墙，该砖 墙是由260 mm × 260 mm × 520 mm的砖所建成的；砖是由抗压200MPa的混拟土造成(模 拟花岗岩的最小抗压强度)，砖与砖之间的用石灰砂浆黏住，石灰砂浆的抗压值设为1.5 MPa(0.58MPa与 2.37MPa的平均值)。 当炮弹以319.1m/s的初速撞向第一道砖墙时，贯穿後还能以162m/s的速度撞向第二道砖墙 ；贯穿第二道砖墙後，再以60m/s的速度撞向第三道砖，最後以24m/s的速度撞向第四道， 然後被第四道挡下。 结论 从模拟可知，蒙斯·梅格的炮弹不足以贯穿1公尺厚的花岗岩墙，所以要贯穿3公尺厚的 Threave城堡之墙，是不可能的；蒙斯·梅格的重量太大，重达6.9吨，加上它的炮车3.5 吨，在运送上是困难的，需要几十匹马要拉它；由於火药量巨大所产生的巨大威力，为了 安全，蒙斯·梅格被规定每天只能发射8-10次；低射速、危险、威力不足、低劣的机动力 ，让这类的巨型轰击炮最後被青铜铸造的加农炮所取代。 後记 虽然现在某些两岸军事史也用科学方法与模型模拟来进行研究，但相较於广度与深度，跟 洋人相比， 还是有差距；举例来说，以洪武大炮をめぐって 明前期の火炮技术および制 度の一断面这篇论文来举例，虽然也做压力分析，但就浅浅带过；与The ballistic performance of the bombard Mons Meg这篇文相比，有趣程度、科学方法分析与深度就 浅多了。 参考资料与出处 The ballistic performance of the bombard Mons Meg 洪武大炮をめぐって 明前期の火炮技术および制度の一断面 --

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