爱丁堡的荣耀与骄傲——巨炮芒斯·梅格(3)
弹道及射程
除火药及火炮自身的品质外，还有诸多影响火炮射程的外部因素。众所周知，受制于空气阻力以及气流的运动，球型炮弹在飞行过程不但会出现非常明显的失速现象，其飞行方向和距离也同样会受到影响。除此两项主要的外部因素，地表的温度、炮弹的初速度、火炮的仰角，炮弹的质量以及空气密度的变化都会影响火炮的射程。在研究人员所做的实验中，炮弹的初速度被设定为300米/秒，炮口仰角15°，地表温度15摄氏度，砂岩石弹的质量则为149kg。
研究表明，当炮口保持15°仰角不变，而地表温度从0提高到30摄氏度时，芒斯·梅格的极限射程从2863.1米提高到2942.6米（提高2.77%）。这是因为空气密度随着气温的升高而降低，因此炮弹在飞行过程中的空气阻力减小，射程自然有所提高。
地表温度升高对大炮极限射程的影响
随着炮口仰角的增大，大炮的极限射程也随之增加，当仰角达到45度时，巨炮的射程最远（从10到45度角，极限射程由2207.2米增大至4432.1米，增加101%）。当仰角大于45度时，射程不增反降（我国明朝时期的火器著作《兵录》亦有与此类似的记载，即火炮的仰、平放之法，炮口在45度角时可达最大射程）。但当炮口仰角达到45度时，炮口距离地表的垂直距离高达2.86米，考虑到芒斯·梅格惊人的重量和体积，将炮口抬高到这个角度显然不合实际。因此经过推断，15度的仰角应是较为切合实际的选择。
一个值得注意的现象是，当炮口仰角介于10~30度之间时，炮弹在飞行过程中的终端速度是降低的。这是因为在这个角度范围内，炮弹的飞行时间较长，受空气阻力影响较大。当仰角增大至30~45度的范围内时，炮弹的飞行高度较高，地心引力施加在炮弹上的加速度增大，因此炮弹的终端速度相应的有所提高。
当仰角大于45度时，射程不增反降。
炮弹的初速度毫无疑问的会影响火炮的射程：初速度越大，射程越远。研究者们把炮弹的初速度定为210.8米/秒时，得出巨炮射程为1750.1米。假若巨炮能够将炮弹的初速度提升至432.3米/秒，则极限射程能够达到4647.8米（提高了166%）。当然我们也知道14-16世纪的火药配方并不具备如此强大的威力，即便是威力最强的布拉克斯勒火药也仅能赋予炮弹约385.4米/秒的初速度，其对应的射程则大约是4082米。17世纪时流行的不列颠官方火药虽然可将炮弹的初速度大幅提高至425.3米/秒，但其产生的膛压过于强大，老迈年高的中世纪巨炮显然无法适应这样高效的新火药，因此4600米的射程也仅仅是一个理论数值而已。当炮弹的初速度达到315米/秒的平均速度时，芒斯·梅格的最大射程可以达到3170.6米，并以208米/秒的最终速度撞击地面。
炮弹出膛速度对射程的影响
综上所述，芒斯·梅格在炮口仰角为45度时射程最大，当炮弹的出膛速度达到300米/秒时，及远可至4432.1米。但这仅是巨炮理论上的最大射程，在实际操作中除了诸多外在因素的影响外（比如风向），由于芒斯·梅格自重极大，又没有炮耳，因此难以将炮口抬高到45度。因为芒斯·梅格内在的缺陷（内膛不是笔直的）且球型炮弹在飞行中易受外部因素的影响，飞行过程不稳定且伴随较严重的失速现象，因此巨炮的有效射程更是要大打折扣。结合研究人员的计算以及考虑到爱丁堡城堡位于山顶之上，地势较高，因此笔者个人认为芒斯·梅格及远至2英里的记载应该具备一定的可信性。但这一射程对于芒斯·梅格在战场上的存在来说毫无意义（偏离目标太远，同时长距离飞行后石弹的破坏力大为下降），因此不应与巨炮的有效射程混为一谈。
石弹的威力
相传1455年炮击斯里夫城堡的战役中，巨炮芒斯·梅格不仅摧毁了城堡主塔楼的城墙甚至还打飞了塔楼里玛格丽特·道格拉斯夫人举着酒杯的手。虽然仅是一则脍炙人口的传说，但研究者们仍然作了相关的试验以验证这个传说的真实性。试验所设定的炮弹为直径49厘米，重160公斤的花岗岩石弹。作为公式运行所需的先决条件，同时也因为研究者们并不能确定导致花岗岩石弹崩碎所需的具体条件和数据，因此在本次试验中花岗岩炮弹被设定为是不会碎裂的整体。
斯里夫城堡遗迹
古代欧洲城堡所需的建筑材料大多取自于当地所出产的石料，一般来说构筑石墙的石料并没有具体的规范，因此石墙一般是由大小体积差异极大的各类石料堆砌而成。斯里夫城堡所处的盖洛威地区所出产的石料主要为为花岗岩，所以城堡应该是用花岗岩搭建而成的，但研究者们对于当地所出产的花岗岩以及用于粘合石块的泥灰的特性知之甚少。此外，以原样复原城堡的石墙不但难度较大且费时费工，所以研究人员决定以数层相互接合的砖墙来替代城堡的石墙。据记载，城堡主塔楼的墙壁厚达3米，但是由于组成墙壁的砖石数量以及结合面搭建的复原对于本次实验所用的软件过于复杂。因此研究者们在实验中所选用的为墙壁为3层（石）砖墙，并根据石弹对墙壁的破坏程度渐次增加墙壁的厚度以检测芒斯·梅格所发射石弹的对于墙壁的穿透力。
实验最初所选取的砖块体积为26*26*52厘米，墙壁的宽度与高度均为石弹直径的10倍（4.9米）以上，同时为了保证城墙的整体强度，每一面相邻墙壁的砖块接缝处都被有意错开了。石弹的初速度设定为319.1米/秒，在此速度下运行的石弹可以毫不费力的击穿26厘米厚的单层砖墙。挡在炮弹飞行轨迹上的砖块被直接击碎，穿墙而过的石弹仍然保持着162米/秒的飞行速度。双层（52厘米）及三层（78厘米）砖墙同样无法阻挡160公斤重的花岗岩石弹 ，但石弹的飞行速度分别降低至60米/秒和24米/秒。据此推算，当砖墙厚度增加时，炮弹出口速度呈现线性递减的趋势，如果要让石弹完全静止下来则至少需要4层厚26厘米的砖墙。
在保持3层砖墙不变而将砖块体积增大至30*30*60厘米的情况下，墙壁仍旧无法阻挡芒斯·梅格的轰击，但石弹的出口速度已大幅降低至4米每秒。进一步加大砖块体积至32*32*64厘米，则石弹可深入第三层墙壁20.7厘米但无法击穿第三层墙壁，击穿深度为84.7厘米。若砖块再增大至34*34*68厘米，则石弹可深入第三层墙壁20.1厘米，总击穿深度达到88.1厘米。综上所述，芒斯·梅格所发射的花岗岩石弹能够击穿总厚度为90厘米的3层砖墙，并以4米/秒的速度穿墙而出。但当砖墙总厚度增加至96厘米时，石弹可深入砖墙84.7厘米，但无法击穿砖墙。
模拟炮弹穿击实验所设计的三层砖墙
结论
芒斯·梅格服役期间所使用的火药的威力虽然无法与后世所用的更高效的火药相提并论，但仍然能够以315米每秒的速度将石弹射出炮口。电脑软件准确的分析出了炮身的薄弱位置与火炮的崩裂处相吻合，并且推断出威力强大的17世纪新型火药的使用是导致炸膛的主要原因。研究人员同时还分析了所处环境温度的改变，火炮俯仰角度的变化以及炮弹出膛速度的快慢对巨炮射程的影响并列出了所得数据。
斯里夫城堡主塔楼的石墙厚达3米，而通过对芒斯·梅格所发射石弹穿透力的分析可知巨炮无法击穿1米厚的（石）砖墙。既然不能击毁城墙，那么将塔楼内的人的手腕打飞更是无稽之谈。而现代学者们通过对斯里夫城堡遗址的分析也早已确定了城堡主塔楼的损坏并非源于炮击，两项研究结果都证实了流传于盖洛威地区的关于芒斯·梅格巨炮击毁城堡的传说并不可靠。
本次所做的实验并非完美无暇，比如实验设定的花岗岩石弹为撞击坚固墙体之后不会崩碎的完整球体，这一点与石制炮弹的特性相悖。如若将石弹易崩碎这一特点加入到实验中，无疑会对石弹的穿透力造成极大影响。试验所模拟的受撞击的墙壁与斯里夫城堡的城墙建筑结构并不一致。此外，实验者们既没能如实复原构筑城墙所用石料的大小，强度和排列方式也没有搞清粘合石材所用的灰浆的粘性和特质，而是选择了形状大小一致的长方体石砖来搭建壁垒。这不但不符合城墙的建筑结构，也会对石壁的结构强度以及炮弹撞击石壁时的角度造成影响，从而直接影响实验的精确性。因此，虽然实验结果具备相当的参考价值，但因为诸多细节处理及软件应用方面的误差，实验本身仍然存在相当大的改进空间。
素质 注意你的素质！！！
芒斯·梅格大事记
1449——苏格兰国王詹姆斯二世与勃艮地公爵“好人飞利浦” 的侄女玛丽于荷力鲁德修道院举办婚礼。同年，应公爵要求，炮匠坎比耶（Cambier） 在芒斯城打造了锻铁大炮。
1457——作为公爵送给詹姆斯二世的礼物，在50名士兵的护卫下，两门大炮及数量不详的石弹运抵苏格兰，其中一门大炮名为芒斯。
1460——攻打洛克斯堡城堡时，一门名为雄狮的大炮发生了炸膛，飞散的碎片切断了詹姆斯二世的大腿并杀死了他。
1489——芒斯·梅格出现在詹姆斯四世攻打邓巴顿及克鲁克斯顿城堡的战场上，据称芒斯·梅格在战场上发挥了极大的作用，反叛国王的伯爵不得不屈膝投降。
1497——被国王下令调往攻打诺汉姆城堡的前线，然而摇摇欲坠的载具难以承受巨炮的重量，在更换了新的载具之后也仅能勉强维持每天3英里的行军速度。
1501——苏格兰人不但为芒斯·梅格打造了新的炮架，还用油和红铅将巨炮重新粉饰一新。
1513——苏格兰军队再围诺汉姆城堡。此战芒斯·梅格大显神威，诺汉姆城堡的双层城墙在巨炮的轰击下轰然倒塌，苏格兰人将要塞收入囊中。
1540——詹姆斯五世统治时期曾派舰队环绕苏格兰航行，船上搭载的用来震慑边区岛民的巨炮很可能就是芒斯·梅格。
1558——在庆祝玛丽女王与法国王太子婚礼的鸣礼炮仪式上，矗立在爱丁堡城墙上的芒斯·梅格将一枚石弹抛射到离城堡两英里远的地方。
1617，1660——分别在詹姆斯六世的金禧年访问仪式及庆贺查尔斯二世重登王位的仪式上做为礼炮鸣放。
1678——在正式文件中首次出现了“芒斯·梅格”的名字。
1680——詹姆斯二世的弟弟约克公爵到访爱丁堡，被当做礼炮使用的芒斯·梅格因为装填了大量威力强大的新式火药而炸裂了。残破的巨炮被遗弃在了通往城门的路边。
1754——芒斯·梅格与7枚石弹经海路运抵伦敦塔。
1822——趁乔治四世访问苏格兰之机，沃尔特·斯科特向国王提出了迎回芒斯·梅格的请求。担任军械总局局长的威灵顿公爵表示只要国王陛下同意，他可以立即批准将巨炮归还苏格兰。
1828——经过漫长的等待之后，芒斯·梅格终于与同年11月运抵雷兹，并暂时寄存在海军造船厂。
1829——在龙骑兵与高地战士以及皇家炮兵部队的护卫下，芒斯·梅格重回阔别75年之久的爱丁堡城堡，并被安置在昔日由她所占据的阿盖尔炮台上。
1835——从存放在伦敦塔时期便搭载着巨炮的木炮车终于因不堪重负而“在轰鸣的巨响声中”倒塌了。
1836——乌里治的皇家运输部为芒斯·梅格打造了新的铸铁炮车，巨炮与新炮车一起被转移安置在了圣·玛格丽特堂旁边的炮台上。
1935——芒斯·梅格收获了新的礼物——一架仿16世纪风格的复古铁框木炮车，这架炮车沿用至今。
1981——研究人员试图以X光扫描的方式来检测芒斯·梅格的内部结构，并试图确定巨炮的炮身是否可拆分成两截以方便运输。然而由于种种原因，研究人员未能从本次扫描中得出任何结论。
1985——第二次扫描显示巨炮的两截炮身通过榫槽结构紧密的连为一体，之所以采用这种结构是因为芒斯·梅格的制造者本来就希望炮身不会分离。在返回爱丁堡之前，研究人员在伦敦塔里对巨炮进行了称重。
2000/1——在千禧年的午夜时分来临之时，芒斯·梅格发出的轰鸣声预告了新千年黎明的降临。
（全文完）