反思甲午海战：火炮代差是北洋舰队战败主因
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一提到北洋海军的火力，许多人就对"定远"和"镇远"上装备的那八门305毫米"克虏伯"后膛炮的威力津津乐道，诚然，这种主力舰级别的舰炮放到巨炮如林的列强海军里面并不算出挑，但是放在远东地区却绝对是巨无霸式的无敌存在。颇有"宝刀屠龙，倚天不出，谁与争锋"的气概。而北洋海军的火炮普遍具有口径大、射程远的优势是当时舆论的一致看法;日方舰炮的射速优势虽然也被舆论认同，但主流舆论普遍认为就舰炮火力而言，中日双方各有千秋，甚至中方因为占据着射程的优势还能略占上风，至少可以先敌开火抢得先机。
基于这样的认识前提，却看到中日甲午大东沟海战北洋海军握有舰炮口径和射程的优势，也做到了先敌开火，而战前舆论普遍猜测的势均力敌场面并没有出现，最后出现的场面却是北洋海军被一边倒的压制，于是乎，大跌眼镜的舆论无法解释这个"不科学"的结果，却必须要有一个理由来进行解释，所以才会有我们今天所接触到的对北洋海军的各种指责。
说到底，有一个表面背后的问题被大家忽略了，"口径大、射程远"和"射速快"相比真的是势均力敌甚至略占优势的么?
十九世纪六七十年代到八十年代后期的舰炮技术进步相对缓慢，后膛炮逐渐取代了前膛炮成为海军舰炮的主流，但由于炮闩技术尚且处在发展的初级阶段，炮闩开闭周期较长，客观上限制了火炮的发射频率(也正是因为后膛炮的不可靠和低效，所以前膛炮依旧在海军装备序列中存在了相当长的一段时间);另外由于当时的舰炮炮架普遍采用的是上下炮架相接的架退结构，带耳轴和滑轮的上炮架承载炮身，托载在带滑轨的下炮架上，射击准备状态时上炮架位于下炮架滑轨的前端，开火后就会随着炮身的后坐力沿着下炮架滑轨运动到滑轨的末端并锁死，待炮手清理完炮膛做好再装填下一发炮弹准备的时候再解开闭锁，带着炮身的上炮架靠着自身重量再滑回滑轨前端进行重新瞄准和下一发炮弹的装填。其繁琐程度从文字上看就能领略一二，看着都嫌累更不用说实际操作了，为了发射一发炮弹，八到十个人组成的炮组要各司其职的测量、装填、瞄准，击发，可以想象这是一幅忙得多么不亦乐乎的景象。
另外，这个时期的海军舰炮瞄准手段也较为落后原始，身在桅杆顶部的战斗桅盘内的测距军官手持六分仪以天体(一般是太阳)为参照物，算出与海平面的夹角，通过数学几何运算，得出与目标物的大致距离(这也是为什么对海军军官的几何要求较高的原因)，对距离的测算很大程度上凭借测距军官的经验和感觉。一般是两个观测位的测距军官各报出一个数字取当中的平均值作为预定的发射距离。这样的瞄测手段的直接结果就是在很长的一段时间内，舰炮的命中率一直徘徊在非常低的水平，在瞬息万变的海战中要取得一发命中的概率基本等同于中六合彩，这在制导炮弹满天飞的今天是无法想象的。
在十九世纪九十年代前，舰炮的炮弹技术发展也相对缓慢，打击敌舰的主要炮弹大致分为通过攻击舰体、破坏军舰水密性达到击沉敌舰目的的穿甲弹和通过爆炸产生破片来杀伤敌方舰员达到让敌舰丧失战斗力目的的开花弹。而当时的穿甲弹本质上是实心弹，没有撞击引信，自然就没有装药，所以永远也不可能爆炸，完全依靠撞击力撕开敌舰的船壳，对于人员的杀伤作用微乎其微，只要不被弹丸本身直接命中，一般都能毫无性命之忧的全身而退;而开花弹弹头内部填充有火药，由引信撞击目标后诱发爆炸，产生碎片起到杀伤人员的作用，然而由于当时的开花弹内填充的主要是爆炸威力较弱的黑火药(正因为黑火药爆炸威力较弱，敏感程度有限，所以在今天普遍被用于填充炮仗和烟花)，一颗305毫米长倍径开花弹中填充的黑火药量为十公斤，这是北洋海军开花弹装药的上限，且这种长倍径开花弹在北洋海军中数量稀少如暖房中的花朵一般，其余口径的开花弹装药皆达不到十公斤这个量，那爆炸威力也就可想而知了。
大口径舰炮的炮弹因为重量较大，所以无法像小口径炮弹那样做成弹头和药筒合二为一的整装弹，因此大口径炮弹只能采用分装式，在将弹头填入炮膛后，还需要填入一至三个丝绸包裹的发射药包(填入的药包数量视射程而定)，药包内包裹的是六角饼状的栗色火药块，由于该火药燃烧速度慢，所以在燃烧过程中会产生大量的白烟，所以每当完成一次发射后炮位上就烟雾弥漫，炮组就需要等到烟雾散去后方才能进行再装填的操作，客观上也制约了火炮的发射速率。
很不幸的是，北洋海军的外购军舰皆建于1888年前，因此采用的舰炮基本都采用上述操作和瞄准方式的架退炮，即便是炮组再训练有素，架退炮的最高射速也都徘徊在五分钟发射一发的水平;即便是采用了带原始复进机的英式炮架的"超勇"级、"致远"级等英国造军舰的主副炮，射速最高也只能达到主炮两分半钟一发和副炮一分钟一发的水平。在形势复杂多变的海战战斗过程中，面对不断移动的目标，很显然连这样的射速都是很难达到的。所以在大东沟海战过程中，北洋海军向日舰射出的炮火在日方看来不甚猛烈，除了少数被弹头或者激起的碎片直接命中的倒霉鬼以外，日方舰员甚至还能直着身子在本舰的甲板上安然行走。
反观日方，由于赶上了好时候，扩充海军舰队规模的时机正好处在海军技术大发展和大变革的阶段，因此得以趁着舰炮技术更新换代的东风接触到最新的舰炮技术。十九世纪八十年代末，原本只适用于小口径舰炮的制退复进机技术趋于成熟并应用于大口径舰炮的炮架改进，使得大口径管退炮横空出世，使火炮的后座部分能在发射后利用自身的后座力自动恢复到原位，省去了复位和重新瞄准的时间，使火炮的射速大为提高;炮闩结构的革命性改进也让炮闩开闭周期大幅度缩短，以152毫米速射炮为例，一个训练有素的炮组一分钟能发射五发炮弹，若是换成弹重较轻的120毫米速射炮，优秀炮组的瞬间爆发射速甚至能达到一分钟十二发，这是在使用老式架退炮的炮组拼尽吃奶的力气都达不到的高速度。
同时由于发射药包广泛采用了无烟火药，燃烧过程中几乎不产生烟雾，所以炮组不必再担心火炮每次发射后会有呛人的烟雾产生，客观上直接有助于提高发射速率。因此，采用这种技术的火炮赢得了"速射炮"的美誉。这种在短时间内能发射出大量炮弹的大口径火炮的出现使得曾经因为火炮单位时间弹药投射量的限制而没落一时的纵队战术队形的复兴成为可能。日本在新造的军舰上大量使用速射炮(每舰至少十门)，一部分军舰("吉野"、"秋津洲"、"三景舰"等)还装备了可以自动测算目标距离的"武式测距仪"，这种新式装备使原本繁琐的目标测距变得简单便捷，实在是战力倍增器。
随着火药技术的成熟，烈性炸药填充的炮弹也逐渐进入海军服役，第一个将烈性炸药用于填充炮弹装药的自然就是正以国运豪赌，挖空心思提高现有武器装备威力的日本人。
1888年9月，日本工程师下濑雅允开始着手研究苦味酸，进过三年的试验，至1891年配制成功了以苦味酸为主要成分的烈性炸药，定名为"下濑火药"。
"下濑火药"的出现让日本海军如获至宝，很快以训令的方式在全军推广使用这种火药，"下濑火药"在1893年1月28日正式开始在日本海军列装，大量填充"下濑火药"的炮弹以"钢铁榴弹"的名义出现在日本海军各舰的弹药库中。此举在当时世界都极为少见，因为苦味酸炸药的爆性不稳定，安全性堪忧，所以谨慎的欧洲列强海军此时对"下濑火药"持怀疑态度，也没有为本国海军的炮弹装填这种烈性炸药，宁可采用爆炸威力较弱但明显安全易存的棉火药。日本人是在进行一场牺牲了舰艇安全和官兵的性命为代价、一切为提高战斗力让路的豪赌。
之所以让日本人甘愿进行这场豪赌的原因是这种装填了"下濑火药"的"钢铁榴弹"具有一系列惊人的特性：首先，这种炮弹的灵敏度极高，即使命中细小的绳索都能引发爆炸，而且爆炸后不仅会形成普通黑火药炮弹爆炸时那样的冲击波和炮弹碎片，还会伴随有中心温度高达上千度的大火，号称对钢铁都能点燃;其次，这种火药爆炸形成的火焰会像汽油着火一般四散流动，即使在水中都能持续燃烧一段时间;最后，采用苦味酸为成分的"下濑火药"炮弹爆炸时，还会出现大量呛人有毒的黄色烟雾，会严重影响目标舰人员的扑救行动。
面对日方的巨大火力优势，北洋海军高层亦是忧心忡忡，1891年北洋海军主力造访日本回国后，"定远"管带刘步蟾就指出北洋海军现有大口径舰炮已经落后日本，建议进行装备更新，然而在当时北洋海军的日常额定维护经费都无法保障的大背景下，又怎能拿出多余的钱来进行装备更新呢?
中国的军工技术人员倒是没有闲着，在大口径速射炮问世后，江南制造总局就再进口了英式40倍径120毫米"阿姆斯特朗"速射炮后进行测绘仿制工作(江南制造局所在的南洋并不受《请停购船械裁减勇营折》的限制，可以以南洋水师并未成军为由继续进口外国军火)，并于1893年6月成功仿制出中国的第一门国产的大口径速射炮。该炮射程达到了7200米，射速为一分钟四发，该炮在生产出来后立刻备足炮弹送北洋试放，并取得了令人满意的效果。但是因为江南制造局的炮钢产量有限，所以产量一直上不去，到1894年甲午战争开战前夕总共又只生产了区区十二门，其中六门已经被两江总督兼南洋通商大臣刘坤一调走用于炮台充作要塞炮，一门留在制造局作为样品，剩下的五门经李鸿章请求被调到了北洋，连同先前送到北洋的那一门样炮一起分别被安装于两艘来自广东的鱼雷巡洋舰"广乙"号和"广丙"号上，使得这两艘鱼雷巡洋舰分别在丰岛海战和大东沟海战中均有不俗的表现。
直到甲午战争开战当年的1894年初，北洋海军的缔造者李鸿章依旧试图为北洋海军申请资金来更换更多的大口径速射炮，他在提交光绪皇帝审阅的《海军拟购新式快炮折》中这样写道：
"据北洋海军提督丁汝昌文称：'镇远'、'定远'两铁舰原设大小炮位，均系旧式;'济远'钢快船仅配大炮三尊，炮力单薄;'经远'、'来远'钢快二船尚缺船尾炮位。'镇'、'定'两舰应各添克鹿卜(克虏伯)新式十二生特快炮六尊，'济远'、'经远'、'来远'三舰应各添克鹿卜新式十二生特快放炮二尊，共十八尊，并子药器具。又'威远'练船前桅后原设阿摩士庄旧式(阿姆斯特朗)前膛炮不甚灵动，拟换配克鹿卜十生特半磨盘座新式后膛炮三尊，并子药等件。臣查德厂新式快放炮每六分钟时可放至六十出之多，其力可贯铁数寸，实为海上制胜利器，各国师船争先购换。北洋海军铁甲快练各船原设炮位当时虽称新式，但较现时快炮实觉相形见绌。且海军以定镇经来铁快等船为巨擘，船坚尤须炮利。若炮位不多，单薄过甚，遇有缓急，固不足恃，亦无以壮声威，亟宜逐渐添购，以资战守。"唯恐这钱户部不肯出(翁同龢把持的户部肯定是不肯出这笔钱的)，李鸿章提出了一个折衷方案：如果没有经费购置上述的二十一门新式火炮(二十一门炮连同弹药需要银六十一万两)，至少也先凑足经费为"定远"和"镇远"配齐十二门速射炮，好歹给海军扔个仨瓜俩枣意思意思，这已经形同乞丐般的乞讨，令人鼻酸。
然而这道奏折上了后，得到的仅仅是"该衙门知道"五个字的红字朱批，然后就是泥牛入海无消息，再也没有了任何下文。
在缺乏得力的舰炮的同时，北洋海军还一直为得不到合用的炮弹而揪心不已，负责为北洋海军提供炮弹的是位于天津白河畔的天津机器局，这座当时中国北方最大的军火制造企业，责无旁贷的承担起为北洋海军供应炮弹的任务。为制造海军使用的新式长钢炮炮弹，经李鸿章电请清政府驻英大使，从英国聘请技术人员和购进机器设备。1891年，从英国葛来可力夫工厂购进铸钢机一套，并从格林活厂购进水压机、10吨起重机和车床等设备。初步具备生产条件后就从北洋海军调用短倍径普通开花弹和实心弹各一颗开始进行仿制工作。实心弹的仿制工作比较顺利，但是对海战至关重要的开花弹却因为缺乏经验、技术不过关，导致产量低下且残次品居高不下，月产量也只能做到区区十数颗而已--至于爆炸威力较大的四倍径开花弹，天津机器局则坦言完全没有能力仿制。
1894年7月、8月期间天津机器局加班加点的为北洋海军赶制炮弹，总数虽然可观，但大部分还都是不会爆炸的实心弹，两倍半的短倍径开花弹月产量也只能达到三十颗，对于亟需有效弹药的北洋海军也只能是聊胜于无。
火炮性能差距，加上日本舰队在火炮数量方面的优势，回顾大东沟海战，日本舰队对北洋军舰的火力优势大部分时间里可以达到10倍左右，某些时段甚至可以达到20倍以上。所以，大东沟海战中，在拥有大量大口径速射炮、先进观瞄手段和大威力弹药的日舰的弹雨覆盖下，北洋海军各舰甲板上很快就烈火熊熊，中国海军官兵们一边忍受着烈火和破片的蹂躏，一边操作着式样落伍、使用繁琐、射击缓慢、瞄准困难、弹药效能低下的旧式火炮奋力还击。
说到这，中日双方舰艇的火炮性能到底是半斤八两还是存在代差应该能得出结论。
由于阿姆斯特朗速射炮在甲午海战中的杰出表现，1895年5月，日本政府授予阿姆斯特朗公司主席威廉·阿姆斯特朗爵士以勋二等旭日章。旭日章是日本政府为褒扬"对国家公共有功劳者"而设置的奖励，勋二等旭日章已是当时外国人从日本所能获得的最高荣誉，可见日本方面对阿姆斯特朗速射炮作用之肯定。
甲午海战之后，英国、德国等海军强国马上将大口径后膛炮换掉，换上口径稍小、但射速要高得多的速射炮。其中152毫米口径的速射炮作为轻巡洋舰的主炮、战列舰的副炮，这一标准一直沿用至二战结束。
北洋舰队为什么会输掉甲午海战，主要原因就是火炮、弹药、瞄准仪均与日本舰队存在代差。这一点日本人清楚，西方海军列强也清楚，唯独战败一方的中国反思来反思去，120年过去了，大部分人仍然搞不清楚，包括大部分的历史学家。