《西法神机》是孙元化的代表作，著于崇祯五年前。原稿在战火中流失，幸有其表亲王式九留有副本。清康熙元年(公元1662年)四月，疁〔liu 流〕城(即嘉定)人金民誉据此副本刊印于古香草堂。全书分上下两册，约三万多字，附图19幅。书中记载了30多种火药配方及其原料的提炼与火药的配制方法，详尽地比较了各种火药配方的优劣。又以徐光启与利玛窦合译的《几何原本》、李之藻所著的《同文算指》和《容圆较义》为依据，采用科学的定量方法，以火炮的口径尺寸为基数，按照一定的比例倍数，设计火炮与炮车的各部分。提出了弹重、装药量与火炮口径成一定比例的关系。《西法神机》反映了孙元化关于火炮设计的思想。他认为，研制火器必须明理识性，“推物理之妙”，合乎事物之特性，才能制成合用的成品。

孙元化经过对火炮的射程与射角关系的一系列试验后指出，火炮的射击，若从平射位置即零度直射算起，射程随炮管仰角的增加而渐远，超过45度后，射程又逐渐变近。他经过研究后认为，炮弹射出炮膛后，既有向前直飞之势，又有受地球引力下坠之势，两者合成曲线轨迹，过曲线顶点后，飞行速度减慢，杀伤力削弱，最后飞行速度为零，杀伤力消失。他的论述虽不如伽利略对抛物线的论述透彻，但已相去不远。与此同时，他还在《铳台图说》一节中，对大型火炮发射后产生强烈震动的原因，作了初步的探讨。他认为发射火炮时，由于“铳气(即火药燃气)出口，空气相激，气之动也最捷，故山谷皆答(即回声)，其近而裂者，则能排墙，能撼石”。这是对大型炮弹射出后所生冲击波现象的一种朴素解释。孙元化对上述两种现象的探讨和阐述，是对火器技术的两大突出贡献。

张焘 是明末将领、著名火器研制家。钱塘(今浙江杭州)人。出生年月不详。成年后以李之藻为师，是孙元化的同僚，曾任加衔守备，官至登莱副总兵官。他全力支持徐光启的主张，亲自组织人员赴澳门，完成了第一批西洋大炮的购买、运输回京，以及聘请葡萄牙炮师来京协助造炮和训练炮手的任务。《明史·徐从治传》说他于崇祯五年(公元1632年)因部将孔有德兵变被逮。《明思宗实录》说他被叛军所俘，因拒降而自缢身亡。《明史·艺文志》和《千顷堂书目》，录有张焘和孙学诗合写的《西洋火攻图说》一卷，至今还没有发现这本书。

焦勖 是明末著名火器理论家。宁国(今安徽贵池)人。生卒年不详，其主要活动要晚于上述几位火器研制家。其时正值明末动乱之时，他目睹朝政腐败，武备松弛，人民遭受战乱之祸，于是潜心研究火器技术，以为救时之用。他在德国传教士汤若望(公元1591—1666年)口授造炮技术的基础上，编著成《火攻挈要》，刊于明崇祯十六年(公元1643年)。原书分上下两卷，附《火攻秘要》一卷，北京图书馆藏有原刊本的清抄本。清道光年间，军事技术家丁拱辰对书中疏漏之处作了修正。不久，军事技术家潘仕成在编辑《海山仙馆丛书》时，收录两书于其中，合称《火攻挈要》，又名《则克录》，分上中下三卷，约四万余字，附图27幅。全书以介绍火药、西洋大炮及各种火器的制造与使用方法为主，涉及金属冶炼、机械制造与数理化知识，反映了西方火器传入中国后，使中国火器技术开始从阴阳五行化生学说的旧窠，转向以定性与定量分析相结合新轨道的概况，是中国古代火器进入一个新的发展阶段的重要标志之一。

上述几位著名的火器研制家，除焦勖的活动年代稍晚和生平事迹不详外，徐光启、李之藻、孙元化和张焘，都直接和西洋大炮的引进、仿制和使用有关。他们向澳门葡萄牙当局购买的30门西洋大炮，实际上是一年前搁浅于澳门附近英国舰船上装备的30门舰炮，系英国在15世纪后期制造的一种加农炮，具有身管长、威力大、射程远等优越性。《明史》的作者张廷玉在《和兰(荷兰)传》中，把它误记为荷兰人所造。由于当时称荷兰人为“红夷”，所以称它为“红夷炮”。近些年来，一些学者经过对传世实物和文献的考证，认为它是从英国而不是从荷兰传来的，他们的论据比较充分可靠。明天启六年(公元1626年)正月，明宁前兵备道袁崇焕，在宁远城指挥明军使用这种火炮，打退了后金军的进攻，取得了宁远保卫战的胜利，创造了运用大型火炮进行守城战的战术。至今人们仍称道袁崇焕的战绩及其指挥的“宁远大捷”。武艺超群、足智多谋的努尔哈赤自起兵以来，从来没有吃过这么大的亏，自宁远一战被袁崇焕打败后，一直愤愤不平，咽不下这一口气，结果在当年就抑郁气愤而死。

“宁远大捷”以后，明廷更加倚重红夷炮，派徐光启等人组织工匠进行制造。崇祯三年(公元1630年)二至八月，共制造了400多门。崇祯五年后，明廷聘请德意志传教士汤若望主持造炮事宜，又造炮500多门。除朝廷组织工匠制造西洋火炮外，当时一些地方的军政要员，如两广大吏王尊德、总督卢象升、总督高起潜、总督洪承畴等人，还私人捐资制造了一部分西洋大炮，作为抗击后金军进攻之用。

(5)后金和清前期对火绳枪炮的仿制和使用

“宁远大捷”以后，不但明廷继续制造红夷炮，而且后金继努尔哈赤之后的皇太极，也想借助红夷炮提高后金军的战斗力，于是在后金天聪五年(明崇祯四年，公元1631年)制成第一门红衣炮，定名为“天佑助威大将军”。从此，长于骑射，善于在野战中驰突取胜的后金军如虎添翼。他们以红衣炮为攻城掠地的利器，向明军展开大规模的进攻，很快夺取了明廷在山海关外的全部领地。

明崇祯十七年(公元1644年)，清军入关，建立了我国历史上第二个由少数民族入主中原的统一政权清朝。清朝建立以后即增设八旗炮厂、濯灵厂，制造红衣炮与火药，使红衣炮成为清军装备的系列炮种。清军入关之初，南明政权、南方各地人民、民族英雄郑成功所部，也都制造和使用红衣炮，抗击清军的进攻。清顺治二年(公元1645年)四月十五至二十五日，史可法在扬州以大型火炮进行守城战，击杀攻城清军数千人。闰六月，江阴典史阎应元，以上千支鸟铳、上百门火炮，在江阴与清军相持80多天。郑成功在顺治三年兴师反清后，曾使用大量火炮突入长江口，先后克瓜州、下镇江、逼南京，转战江南和江北29城，清军屡受其挫。顺治十八年(公元1661年)初，郑成功在率领部下渡海进攻台湾岛上的荷兰人时，曾使用200多门火炮，进行渡海作战，并于当年三月，将荷兰殖民者逐出台湾，收复了我国的领土台湾岛，创造了从海上进攻岛屿的用炮战术。

清康熙年间，清廷曾任用在华供职的比利时人南怀仁(公元1623—1688年)，督造红衣炮等各种火炮，为平定三藩和收复被沙俄侵占的雅克萨城创造了条件。康熙十三年(公元1674年)，清廷着手组建火器营，使清军在全国范围内，形成了以火器营炮兵、京师八旗炮兵、各省驻防的八旗炮兵及绿营炮兵组成的炮兵力量，具有较强的威慑作用。康熙三十五年(公元1696年)，康熙帝亲率大军，携火炮100多门，前往新疆平定噶尔丹部的叛乱。在昭莫多之战中，清军使用冲天炮轰毁敌营，取得了平叛战争的胜利。总计康熙一朝，共制造大小铜炮900多门，濯灵厂每年产火药50万斤。

康熙年间，清朝曾出现过一位著名的火器研制家戴梓。戴梓字开文，钱塘(今浙江杭州)人。戴梓生于清顺治六年(公元1649年)，善诗画，晓天文，通算法，熟谙火器制造。清康熙十二年(公元1673年)，三藩叛乱，次年六月，康熙命康亲王杰书率军南征，途经杭州时，25岁的戴梓从军，并向康亲王进献了连珠火铳。之后，戴梓在作战中因功受奖，回师北京后，受到了康熙皇帝的召见和殿试，又授予翰林院侍讲。

据清朝乾嘉时期的著名学者纪昀，在《阅微草堂笔记》中记载，戴梓所研制的连珠火铳“形若琵琶，凡火药铅丸，皆贮于铳脊。以机轮开闭。其机有二，相衔如牡牝。扳一机则火药铅丸自落筒中，第二机随之并动，石激火出，而铳发矣，计二十八发。火药铅丸乃尽，始需重贮”。从这一描述中可知，扳动第一机是装填弹药，第二机随动是发射弹丸；依次再扳再射，可连续28次，发射28弹，可见这是一种连扳连射的燧发枪。这种枪的最大优越性在于简化了装填手续，每装填一次，可连续射击28发弹丸，提高了发射速度。因此，这是一种由单装、单发向多装、单发、连射过渡的一种新式单兵枪。可惜，这种枪在当时并未得到重视，也没有推广使用，不久便失传了。

戴梓还仿制过一种欧式“蟠肠鸟枪”。据说当时的欧洲传教士曾经向康熙进贡一支“蟠肠鸟枪”，以示其武器的精良。康熙即命戴梓仿制，戴梓很快仿制成功，并以10支仿制品返赠传教士。戴梓还为研制冲天炮作出了贡献。据说康熙曾命南怀仁制造冲天炮，但时过一年，却进展缓慢。戴梓只用了八天时间便创制成功。康熙非常高兴，亲自率领王公大臣，前往靶场观看射炮演习，果然性能良好，威力较大。演试后，康熙封此炮为“威远将军”炮，命工匠在炮身上镌刻戴梓之名，“以示其不朽”。此炮在康熙三十五年(公元1696年)的平定噶尔丹之战中，发挥了重要作用。乾隆时期的国子监博士金兆燕，对“威远将军”炮作了十分生动的描述。他说这种炮“子在母腹中，母送子出，从天而下，片片碎裂，锐不可当”。

清朝前期还有些火器研制者曾有过创造发明，如江苏吴县的薄玉，对地雷与火炮都有研究。康熙时期，武备院有一位名叫连登伍的铁匠，曾创制过子母炮式的爆炸弹，杀伤威力甚大，康熙也曾赐名此弹为“五子夺莲”，并给连登伍以奖励。但因后来战事减少，国内局势日趋平定，对枪炮的需要日渐减少，制造数量也随之削减，几乎有刀枪入库之势。加上历届朝廷实行闭关自守的政策，限制国内的火器研制，隔绝外国先进火器研制成果的传入，致使中国火器发展受到挫折，走向低谷，直到鸦片战争爆发时，清军依旧使用陈旧的火绳枪炮抵御西方侵略者，结果战败，这一沉痛的历史教训，是值得我们记取的。