如果要说19世纪清朝对外战争哪一场敌我技术代差最大的话，那毫无疑问是第二次鸦片战争。因为在这次战争中，仍然在17、18世纪铸炮水平徘徊的清朝，第一次遭遇了英国的一种后装填式的大炮的轰击，这就是阿姆斯特朗大炮。这种火炮采用后装填，带膛线，发射圆柱+尖头形状的开花弹。在第三次大沽口战争期间，英法联军登陆部队动用了数十门阿姆斯特朗大炮，致使清军守军伤亡惨重，大沽口炮台很快失陷。

最早投入的阿姆斯特朗炮是一种陆军野战炮

这其实是当时后装填式火炮第一次投入大规模的实战，而这种火炮则是由英国的威廉·阿姆斯特朗爵士发明。阿姆斯特朗观察到克里米亚战争前线的士兵在操作前装填式的火炮时过于不便，于是在1854年向当时的战争大臣提出了一种后装填式火炮短设计，并在1855年首次造出出了一种3磅的后装填式火炮用于验证。

阿姆斯特朗大炮的发明人，威廉·阿姆斯特朗爵士

其实最早的后装填式火炮在15世纪就已经出现，在我国也叫子母炮或弗朗机。这种炮采用一根木头或者闩铁横插入子炮与母炮之间用于填补空隙，但是由于那个时代工艺太差，火炮气密性一直未被解决，严重影响了火炮的射程和威力，最终被前装填式的火炮取代。而阿姆斯特朗发明的火炮，同样用一个楔子楔入炮尾的缝隙用于密闭，但与几百年前的后装填式火炮最大不同，在于炮尾采用了一个带螺纹的炮闩结构（Interrupted Screw），通过让炮闩旋入炮尾的螺纹，可以让炮闩紧紧顶住楔块，从而实现闭锁。采用这种方式，基本上解决了气密性问题，也让阿姆斯特朗大炮成为了现代后装填火炮的开山之作，这种闭锁方式当时被称为RBL（Rifled Breech Loading）。不过这种炮闩其实是立楔式炮闩和螺式炮闩的结合体，尚不是真正的螺式炮闩。

弗朗机，通过尾部横插入的闩锁实现闭锁，但气密性并不好

阿姆斯特朗火炮的炮闩，炮闩上有两个像握把一样的东西，其实是用锤子砸的

阿姆斯特朗大炮的闭锁和解锁过程，旋紧后保持力非常大，需要上锤子砸

阿姆斯特朗的公司—— Armstrong Whitworth因为该炮一夜成名，成为世界军工企业的先驱。初次尝到了后装填火炮的甜头后，英国开始鼓励阿姆斯特朗发展更大磅数大炮。于是在5磅野炮的基础上又发展了20磅野战炮/海军炮，40磅要塞炮和110磅海军炮，从1861年开始装备。一时间，英国的火炮可以说是风光无限，无可匹敌。

英国皇家海军勇士号战列舰装备的110磅阿姆斯特朗大炮

相比之下，当时和英国组团来欺负清朝的法国，在火炮上反而默默无闻，一直到普法战争期间，仍然还在使用落后的前装填式火炮。但阿姆斯特朗大炮的出现，极大刺激了当时欧陆新崛起的强国——普鲁士，也深深地影响了美国甚至日本。在美国南北战争和日本西南战争中，阿姆斯特朗大炮充当了非常重要的角色。

当时普鲁士的克虏伯公司，率先发展出了横楔式炮闩（Sliding Breech lock）的后装填式线膛火炮。这种火炮的专利最早是一名瑞士工程师取得的。比起阿姆斯特朗这种螺式炮闩，其闭锁解锁过程更为便捷。总之，当时的普鲁士对这种后装填式火炮简直如获至宝，在普法战争中大量投入使用。当时法军的前膛炮只能做到2分钟1发，而普军的后膛炮可以做到1分钟3发；此外由于这种炮闭锁效果好，耐膛压能力高，因此可以获得更高的射程，当时的6磅炮就可以达到3800米的射程，法军简直是连普鲁士炮兵的面都见不到就被轰成渣了。凭借着几次战争红利，克虏伯很快就崛起为一个足以与阿姆斯特朗匹敌的火炮巨头。

横楔式炮闩的专利图

横楔式炮闩有一个镂空的圆形，摇动手柄让炮闩横向移动与炮管重合，就可以再次装填

克虏伯生产的野炮

采用横楔式炮闩的克虏伯要塞炮

国内看到的不少克虏伯炮都没有炮闩，尾部是镂空的

按理说最早发明了后装填炮的英国，应该意识到这个危机，进一步改良后膛炮，然而从1865年开始，英国军械选型委员会（ Ordnance Select Committee ）居然做出一项决定，将后续采购的火炮全部改为前装填式的线膛炮（RML，Rifled Muzzle Loading），原因竟然是觉得后装填式大炮对炮兵训练时间较长，制造费用较高，不利于大规模列装。于是从1865年到1879年这14年时间里，阿姆斯特朗公司只得生产装填式的火炮，配套的炮弹也不得设计成与膛线吻合的形状以方便装填。结果就是这种火炮的装填方式实在是让人痛不欲生，尤其是高磅数的海军炮，每打完一发火炮都要重新调回最低的俯角；由于膛线的原因，推弹速度不能过快，否则会卡住。所以这种RML炮的射速简直感人。

前装填的阿姆斯特朗炮

阿姆斯特朗前膛炮的装填方式

这种落后的装填方式使用的十几年里，军方对火炮的射程和穿甲能力的需求与日俱增。由此也催生出了发慢燃发射药技术。与之配套的是，火炮身管进一步加长，以增加火药燃气做功距离，使弹丸获得更高的初速。增长的身管也进一步让前膛炮的地位更加尴尬。这种炮的落后连大清国都觉察出来了，李鸿章在洋务运动期间买了数千门质优价廉的克虏伯大炮，阿姆斯特朗炮虽然也有装备，但相比之下市场份额实在不成比例。

1879年2月，一次恶性的火炮操作事故终于给这种前膛炮敲响了丧钟。一门雷霆号战列舰上的12.5英寸RML阿姆斯特朗炮，由于炮组人员的失误，在火炮已经装有1枚炮弹的情况下，又进行了一次装填，结果发射瞬间两枚弹丸在炮膛中爆炸，造成9名水兵当场死亡，受伤者高达35人。这种装填费劲，而且难以检查是否重复装填的火炮终于让英军忍无可忍，情绪爆发。同年6月，英国军械选型委员会开始重新评估RML和RBL火炮的优劣，这一次RBL炮毫无悬念胜出。可是由于RBL技术路线的长期荒废，阿姆斯特朗炮最初的螺式炮闩早已落后，因此不得不从德国、法国甚至其他国家学习新式炮闩。最终，英国选择了法国改良版本的螺式炮闩。

普法战争后，法国人知耻后勇，迅速抛弃了前膛炮。1875年，法国工程师拉伊托勒（Lahitolle）在阿姆斯特朗螺式炮闩的基础上进行改良，将其用在了Mle 1875 95mm野战加农炮上。这种炮闩可靠性和气密性非常好，优良的设计使它成为了现代火炮螺式炮闩的鼻祖。

Mle 1875 95mm加农炮

法国人改良的螺式炮闩

拉伊托勒改良的螺式炮闩，完全取消了楔块，直接使用炮尾带螺纹的部分作为闩体。这种结构操作起来十分简便，炮闩插入炮尾后只要拧动扳手，即可完成螺纹的旋紧，由于杠杆原理，这种炮闩只要一个人用手就可以完成闭锁和解锁，不必借助其他工具。此外，在炮头部增加了一个叫“蘑菇头”的结构，在火炮发射时借助火药燃气的压力可以让蘑菇头和炮尾缝隙变得更小，从而增加密闭性。后来战列舰上普遍使用的维林式螺式炮闩，也是在此基础上发展。时至今日，螺式炮闩仍然在大口径火炮中广泛服役，而且基本结构和拉伊托勒发明的版本没有本质区别。

螺式炮闩的蘑菇头可以起到增强闭气的作用

螺式炮闩操作演示，较大的炮闩需要用到蜗杆传动机构

螺式炮闩闭锁步骤

最近自卫队服役的19式自走炮，采用的仍是螺式炮闩

经历了这次“礼失求诸野”的教训后，英国人在火炮的发展上开始迅速发力，尤其是速射炮的发展上，英国是紧接着法国之后第二个生产速射炮的国家，其1889年生产的第一种速射炮QF 4.7inch MKI海军炮就采用了从法国引进的螺式炮闩结构，而且还创造性增加了弹簧式的驻退复进机，使该炮发射后无需重新射击角可直接装填，因而大大提升了射速。QF 4.7inch MKI射速达到了1分钟5-6发，爆发射速可达10发，在那个年代可以说是傲视群雄。这种炮被当时的日本大量采购，甲午海战中让北洋水师吃了大亏。凭借着速射炮，阿姆斯特朗在火炮射速上和操作性上重新超越了克虏伯。

英国第一种速射炮QF 4.7i nch MKI海军炮版本

QF4.7inch MKI 陆军炮版本

不过失去的14年，还是给英国造成了不小的后遗症。因为当时的大英帝国有世界第一多的领土和人口，船小好调头早已成为历史。前膛炮存量巨大，这使得后膛炮换装压力很大。因此后膛炮重新服役后很长一段时间内，英国都是优先满足本土军队的去求，海外领地都没有办法列装。比如新西兰，一直到1900年以前，连后膛炮的什么样都没见过，也算是一大奇闻了。