抗日战争中造颗子弹有多难
2024/05/15 | 作者 霍安治 | 编辑 陈祥
越南,海防港,1939年6月26日。3艘美国货轮鸣笛靠港,中法官员冠盖云集,见证东亚地缘战略的历史性一刻。
抗战前两年,中国在欧陆各国抢购军火。只是德国于1939年3月吞并捷克,欧陆各国备战,中国顿失军火来源。幸而,持久战拖垮了日本的国际支付力,买美国废铁付不出黄金,美商见利思迁就向中国送来秋波。中美谈定桐油易货,美国政府禁止出售军火,却准许出售中国急需的兵工材料。这3艘货轮,装载了中美桐油贷款的第一批军售物资。
这3船物资,引起各方关注。尤其是其中一批总重高达5775吨的绝密资源,更被视为抗日战争的决胜材料。军委会下令优先抢运昆明,兵工署专人坐催。日本间谍则全体动员,全力刺探中国赶运的救国物资究竟是何神物。
码头工人干得热火朝天,日谍乘机混入卸货第一线。砰的一声,一个沉重木箱被摔破,澄澄发亮的小金属件散落一地。众人看傻了眼,原来中国的救国物资只是枪弹的黄铜弹壳。
制造枪弹依靠进口“紫铜”
罕有人知的是,抗战军兴之际,中国无法真正自制步枪子弹。国内兵工厂虽有年产子弹1亿发的巨大产能,却只是来料加工。枪弹的四大部分弹头、弹壳、底火与发射药,都得依靠进口外国材料才能制造。
中国无法自制枪弹,主要卡在一种不起眼的材料——铜。
清季自强运动仿造洋枪,“枪子”的材料却越来越刁钻。1860年焚毁圆明园的英法联军使用前膛枪,以散装黑火药发射铅弹丸。1863年,苏州洋炮局迎头赶上。1年后的普丹战争却使前膛枪一夕落伍,欧美列强争相改用后膛枪,将发射药装入铜弹壳。
中兴名臣们苦苦追赶,于1876年赶上英国黑药铅弹的单响后膛枪杰作——马梯尼亨利枪。法国却在1884年推出第一代无烟火药Poudre B,1886年推出改用无烟火药的陆伯式步枪,枪弹随之提升为全金属弹药。弹壳改用韧性更佳的黄铜,弹底火帽改用薄紫铜片,铅弹头也披上紫铜皮改成“铜包铅子”弹。
这貌不出众的黄铜与紫铜,难倒了国内兵工厂。
枪弹的尺寸精细入微。一颗7.92毫米毛瑟弹,弹肩外径是11.95毫米(公差限制在-0.1毫米)。毛瑟步枪的弹膛内径,则是12.02毫米(公差+0.1毫米)。当时工业最精密单位是“丝”(0.01毫米),人发宽约1丝。形象地说,79步枪弹与弹膛间的空隙,必须保持在7根头发的宽度。
这区区7丝空间,得经历严苛的热胀冷缩。空间稍大,铜壳于发射药高温高压爆炸时不规则胀大,就会“胀膛”,退弹壳拉柄一拉,变形的弹壳应声断在弹膛里。空间偏小,则发射药刚一燃烧,子弹尚未打出去,过度紧压的铜壳就随发射药爆炸而破裂,形成在士兵脸颊旁炸开的惨烈膛炸。因此,制造子弹必须严格讲求材料。
子弹的根本材料是纯铜,中国原以鼓风炉炼铜,不免夹入“灰分”(杂质),含铜量高标在93%左右。19世纪欧美干式精制的标准铜,含铜率最低97%。到了1869年电解法问世,将砷与锑等杂质压到最低,含铜率达到99.95%,氧化呈淡紫色,国人称为“紫铜”。
如此纯铜才能造出密接膛线旋转的弹头、抗力充分的底火。若用铜不纯,“灰分”稍多,原应利用铜材柔软特质紧密咬合膛线的弹头容易在旋转中破裂,用于抵抗发射药炸力的底火更常脱落漏穿。
盛装发射药的弹壳以黄铜制作,底料更得严选紫铜。黄铜是铜锌合金,中国在6000多年前的新石器时代就开始炼黄铜。但要维持7丝空间,黄铜成分必须稳稳抓在铜七锌三。只是锌的沸点低,冶炼稍不精细就要气化。锌含量稍降,铜片于辗压后的退火阶段发生奥氏体晶粒粗大,造成“过烧”,延伸率不到55%,破断界(断裂强度)低于31.5公斤/平方毫米。黄铜片上冲压机引长或轧片时,“夹灰”部分拉长一线,造成应力弱点,射击时弹壳就会沿线中断裂腹。
然而,电解铜厂的造价十分昂贵。在1860年至1890年间,步枪由前膛枪、后膛枪飞跃至无烟火药五响枪,每次飞跃,中兴名臣们辛苦建立的整套兵工生产线就得报废重来。李鸿章于1878年感慨道,追赶洋枪洋弹的每一步,都是“费款数十余万,用心十余年”的工业跃进,30年内一次又一次重来,实在吃不消。
于是,清廷舍弃了最昂贵的材料基本工业。清末最大兵工厂江南制造局,不办电解铜厂,只有“铸铜铁厂”,购入洋料冶炼黄铜。一片江南局自炼黄铜板,用料是英国“新紫铜”35.3磅、德国“富恩罗白铅”(锌)21.3磅3两(英制,盎司)、碎黄铜43.5磅。洋行若停供紫铜白铅,江南局年产各种枪弹1200万颗的生产线就得停线。
黄铜与紫铜,只是材料危机的破题。1890年代,枪弹再升级,将弹头铅心外的紫铜“披甲”改为镍铜锌合金之“白铜”,若不用昂贵白铜,至少也得升级为“镀镍软钢”。江南局索性直接向德国购买已经“舂过初步”(第一次冲压成型)的弹头“钢盂”。
进口钢盂“配料得宜,火候恰好,舂时不致破裂,镀镍尤为得法”,而且洋行提供优厚回扣,进口钢盂因此大受欢迎。汉阳造步枪立即跟进,圆弹采用进口钢盂,订单放给禅臣、瑞生与瑞记等洋行竞价,比较价格与回扣,竞争十分激烈。由宣统元年至宣统三年,“枪弹钢盂料”的供应商每年换一家。
荒诞的是,枪弹的弹头钢只是碳钢,江南制造局本身的炼钢厂其实有能力自炼。只是滚滚回扣淹没了兵工厂主管的良知。在宣统年间,弹头、弹壳与底火材料已全部改用洋料,就连可以稳定量产的无烟发射药也要改用洋货。
依靠洋料酿成材料危机
民国元年,上海制造局(江南制造局)向陆军部提出莫名其妙的采购报告。该局向礼和洋行订购“六五无烟枪药”与“七九无烟枪药”,却又同时向德国咪吔洋行购买“碱毛硝”,向日本三井洋行购买“萨摩牌硫磺”。
上海制造局拥有庞大的“药厂”,能自制各种枪弹的无烟发射药。国产的无烟药是以废棉为材料的“硝化纤维系火药”,制程分为三步,自制率很高。第一步洗棉烘棉,药水是“纳养炭养”(碳酸钠),土碱精制就能用;第二步硝化,河南土硝制硝酸,湘西土磺造硫酸,品质不输洋酸;只有第三步胶化用的乙醚,普遍采用日本“依脱”,是自制无烟火药的唯一罩门。
买了现成的德国无烟药,却又买德国毛硝与日本硫磺,说明沪局一手采购无烟药成品拿回扣,一手进口无烟药材料维持药厂生产,为大批职工保住饭碗。只是沪局把材料订单同样发给洋行,再拿一层回扣。
贪官污吏发了财,各大兵工厂却被洋料牢牢控制。1914年,一战爆发,洋料应声中断,全国兵工厂陷入停工危机。
北洋军的枪弹,主要来自袁世凯建立的德州兵工厂。洋料中断后,德州兵工厂于1915年向袁世凯打报告,要求饬令四川铅矿局送“青铅样”,云南铅矿局“提选(白)铅样,并检送上等紫铜若干”。
“本厂造所有材料,以铜铅等项为多数,而皆购自外洋。欧战发生以后,各项均经停运。”德州兵工厂总办王亨鉴是老官僚,国难当前,却也有材料救国的志气。他疾呼:“查铅铜为制造军火要需,各厂皆购应用,为数甚巨。现值来源缺乏,提倡国货,正未可视为缓图。”
四川巡按使陈宧是袁总统亲信,办事格外用心。他不但送了青铅样品,还送了会理锌矿的白铅(锌)样品,交给德州兵工厂化验。上海制造局的炼钢厂也重振志气,再次点火,为江南局的沪造毛瑟枪弹与德州兵工厂79枪弹炼轧“七九钢盂毛钢”。只是1915年底洪宪帝制,政局大乱,材料国产化进程戛然而止。
袁世凯去世后,北洋新政府迎来回扣优厚的西原借款,川铅样品尘封仓库。1918年一战结束,洋料源源而来,曾是武器国造前锋的德州兵工厂率先腐败,臣服于奸商,甚至不惜牺牲枪弹品质。
天津名商邸玉堂,于1921年左右打进德州兵工厂。他在公定行情“九扣交款”之外,另对全厂高干提供优厚的“额外加价”,迅速结成利益联盟。他晚年回忆时仍不无自得:“(德厂)买别家的货,合用也说不合用。买我的货,不合用也说能用。德县兵工厂百分之八九十的生意都由我做。”
羊毛出在羊身上,邸玉堂能以同样价格提供更高回扣,奥妙在于专用廉价日货。据德州兵工厂1922年报告,该厂原以德国进口“华胡鲁紫铜”与“火恒罗白铅”造子弹,只有技术门槛较低的“六米里五头道撞镍钢盂”及“醋噫哒”(乙醚)是日货。邸玉堂却全改为日本劣铜劣铅。德州兵工厂是直军的主要枪弹来源,奸商与贪官赚得盆满钵满,直军却于第二次直奉战争惨败。
德州兵工厂不是孤例。北伐前夕,各大兵工厂的兵器质量普遍低落。历史悠久的上海制造局,造出来的枪弹常见铜壳中断、壳口破裂、火帽脱落与弹头炸裂等材料问题。甚至子弹头在枪膛中一旋转即开裂,造成最难堪的“铅心脱出”。
1944年,延安,一名技工在用废弹壳制造组装子弹。
对日作战务必降低洋料依存度
“一·二八”淞沪战役后,南京最高当局积极筹备对日作战。第一要务,提高兵器自制率。
汉阳兵工厂的镇厂之宝“汉造十年式山炮”,生动展现了依赖洋料的危险。十年式山炮仿造日本四一式山炮,性能到位,材料却由日本进口。“九·一八”后禁绝日货,十年式山炮用完库存的镍钢炮管,只能停产。抗日战争的正面主战场是丘陵与稻田,最得力的火炮是能克服一切地形的山炮,而中国在八年抗战之间竟连一门山炮也造不出来。
“建设新兵工厂之大方针,在谋兵器独立与材料自给。”1932年5月5日屈辱签订《淞沪停战协定》之时,军政部正快马加鞭筹建全新兵工厂。1932年7月12日,军政部开会研拟建设新兵工厂计划,首要目标就是追求“兵器独立”,摆脱洋料。只是“兵器独立”起步之初,就被贪腐击垮。
渊源于江南制造局的上海兵工厂,原是南京当局最重要的兵工厂。北伐时,蒋介石以盟弟张群任厂长,将枪弹月产量由300万发增到600万发,北伐军才能从容过黄河。北伐完成后,厂长换为宋子文亲信郭承恩,上海厂沦入贪污深渊。
枪弹厂技士陈修和回忆道,郭承恩一心发材料财,就连固化无烟药使用的酒精也悍然改用洋货,全厂“四分之三的经费,都用在购买材料方面”。郭承恩更自营五金号,大开假发票。上海厂每月经费40万元,郭厂长一人在2年之内居然贪了上百万。
兵工署长陈仪也加入战局。他不能直接由兵工厂购料拿回扣,索性下令上海兵工厂的火药厂停工,改由兵工署出面向美国杜邦公司采购各种火药,第一单净赚回扣30万大洋。
最高当局气炸了,待“一·二八”沪战一结束,就将兵工署改组。1932年4月,陈仪下台,改由兵工专家洪中任署长。3个月后,洪署长提出新兵工厂计划书,总预算高达8000余万大洋,却沿用陈仪时期规划,引起最高当局怀疑。洪署长被骂了一顿:“中国兵工厂花了很多的钱,造不出好的东西,办厂有什么用处。”
要完成“兵工独立”,第一步必须肃贪。1933年1月,最高当局派拒收回扣的俞大维出任兵工署长。俞大维为各兵工厂选任清廉厂长,改用新式会计簿记,更引进企业化经营风气,一年间弊绝风清。南京政府所辖各厂于1932年生产各式79枪弹3870万发,在俞大维上任的1933年激增至6707万发,1936年打破1亿发。
俞大维建立的1亿发枪弹产能,是技术过硬的。兵工署延揽大批留德工程师,全面检讨兵器弹药的技术指标。步机枪弹的规格,被统一为7.9毫米“圆头”与“尖头”两种。俞大维向德国兵工署要到全套工作图样与检验规格,向德国名厂订购检验样板,重整各厂生产线,使枪弹生产达到“尺寸准确,射击时可不发生故障”。1934年,圆弹与尖弹生产已经稳定,兵工署斥资再买新工作图样与样板,筹造能打穿装甲车的s.S.重尖弹与S.m.K.钢心弹。
调整生产线的同时,俞大维全力压成本。节约标兵汉阳兵工厂,在1933年创造奇闻。汉阳造步枪使用的79圆弹造价原为每发9分,新任厂长郑家俊一出手,就将造价压到7分6厘,产量大增,成本随之再降,造价又进一步压到6分。
铲除了贪污风气,理顺了生产线,造子弹的下一步,就是要加强材料自制率。
在兵工生产突飞猛进的1935年,各厂仍依赖洋料造枪弹。1935年,金陵兵工厂月产各式79枪弹200余万发,单价也压到6分,材料却是德国钢盂、美国紫铜、德国黄铜与加拿大白铅,连酒精都选用廉价的爪哇酒精。
日本拥有强大海军,全面作战第一步必是切断中国海运线。若依靠洋料造枪弹,兵工署年产1亿发枪弹的产能,根本经不起战争的考验。
然而,冶金与化工等材料基础工业,个个都是需时十数年的巨大建设案。于1932年开始奋起直追的最高当局,却判断对日作战将于1936年爆发,建立基础工业显然来不及。但最高当局不肯认输,在俞大维成功整顿兵工署的1934年,成立资源委员会,在基础工业上豪赌一把。
炼出紫铜
南京政府的经济建设,原由实业部主持。只是1932年汪精卫掌管行政院,他为人圆滑,无意整顿官风,南京政府贿声弊影,更有严重官僚习气。于是,最高当局驻节南昌行营,跳过南京实业部,运用军费直接成立全新的智囊机构“国防设计委员会”,厘清对日作战急需的基础工业项目,进而创办资源委员会,扛起建设重任。
资委会成立于1934年春季,经费紧缺,基础工业进展迟缓。天无绝人之路,1936年,中国突然凭空建立强大的支付能力:1935年11月,法币改革,收兑白银运美出售,迅速建立了庞大的美元外汇存底;1936年,中德1亿马克合步楼协定顺畅启动,开创易货支付新模式;中国在1936年2月成功重整内外债务,发行《民国廿五年统一公债》,国际债信应声坚挺,竟于伦敦债市迎头超越日本。
有了钱,就能救国。此时正值全球大萧条,欧美大厂渴求中国的整厂输出大订单。1936年,资金到位,最高当局大注一掷,对日作战急需的各项基础工业建设案同时上马。虽然与时间赛跑的各大建设大多打了水漂,但也有少数项目柳暗花明迎来惊喜机遇。造枪弹的主要材料紫铜,就在这大注一掷间,误打误撞炼了出来。
电力炼铜厂技术门槛高,资委会原不敢列入1936年上马的优先项目,只成立“冶金研究室”,延聘旅美专家叶渚沛研发制程技术,筹设实验小厂。没想到叶渚沛功力精深,竟以一人之力,在大后方从无到有建起一座电铜厂。
电铜制程,分为“冶炼”与“电炼”两步。“冶炼”以放射性金属钯为催化剂,以“推钯法”使铜液氧化,而后去氧还原,倒入阳极模,冷却成阳极板。再将阳极板推入平结式电解池,进入第二步“电炼”。电解两周,取出导电棒,将附着于阴极的铜片剥下,就是国人渴求70年的自制紫铜。
制程说来容易,但每个制程的闯关都得有鬼斧神工的巧思。第一步“冶炼”所需的10吨炼铜炉,内装钯催化剂,是中国史上第一座放射性“反射炉”。叶渚沛直接以土产砂石砖砌反射炉,一座炉可用数个月,只有最高端的工程师才有如此胆气。第二步电解用电量大,叶渚沛只有2组3000安培直流发电机。他发挥巧思,设计两个电解池同用一根导电铜棒,“一池之阴极,与他池之阳极,置于同一铜棒上”,导电效用“堪与爱迪生三线传电式相媲美”。阴极的“始极片”,需以进口铜板制造,叶渚沛自制硬铅板取代。全厂机组耗材管件,更以国内能供应的锑铅合金自制。
1939年4月,由叶渚沛一手建立的重庆炼铜厂开始出产紫铜。只有纯铜,仍炼不出铜锌合金的黄铜。于是叶渚沛转攻纯锌,兴建炼锌厂,于3年内成功破关。
重庆炼铜厂的最大用户,是同在重庆、月产枪弹800万发的第20兵工厂。厂长陈哲生既是化学家,也是火工作业专家。他开发紫铜盂以取代进口钢盂,又修改弹壳制程,使黄铜消耗量由1万发枪弹需黄铜400公斤降为350公斤,年省黄铜480吨。
抗战时期,重庆当局于西南大后方创造了许多不可思议的工业奇迹,重庆炼铜厂、炼锌厂与第20兵工厂,都是这部战时工业史的奇迹杰作。然而,战争限制了战时工厂的规模,重庆炼铜厂的紫铜月产量只有70吨,炼锌厂则到1942年9月才突破难关,开始出产纯锌。
中国克服了材料技术关,却无力扩张产能。抗战中期,兵工署每年需求紫铜6240吨,资委会的电线厂需求2520吨。而当时出产电铜的重庆与昆明两厂,最大年产能只有3240吨,实际可靠的年产量更只有1/10。因为川滇两省铜矿赶不及在抗战爆发前接通铁路,只能以人力挑运矿砂,各矿每年出产的粗铜只有区区300吨。
“兵工独立”闯过抗日最黑暗一刻
兵工署于1936年生产各式枪弹1.27亿发,这是战前产能巅峰。然而,抗日作战的需求远超出兵工署赶工速度。因为德械整军将轻机枪列为制式装备,使枪弹需求激增75%。据兵工署计算,对日作战以动员60个师计,年需79枪弹高达16.2亿发,约为兵工署现有产能的13倍。
战前基础工业同时上马,经费紧张,兵工署只能以“节余经费”自行扩大产能。杯水车薪,枪弹还得依赖外购。1937年8月1日,俞大维提出南北战场兵器供应计划,将79枪弹减半供应,年需求量降至8.1亿发。当时在欧洲买军火的行政院副院长孔祥熙已订购6亿发,兵工署年产1亿发,再加上已拨发到部队的弹药,预计可以打一年。俞大维疾呼,抗战是长期抗战,至少打到1938年年底,要求最高当局急令孔祥熙增购5亿发。
欧洲各国是很现实的,不愿冒着得罪日本的风险卖枪弹。蒋介石兵行险棋,命令八百壮士死守四行仓库,打出稳定必胜形象的宣传战,这才引来德国毛瑟厂、英国卜内门公司、匈牙利皇家铁路机械厂、奥地利希尔滕贝格公司接下中国的枪弹订单。比利时的FN工厂更是倾全厂之力,为中国造步枪与子弹。
抗战需求超出预期。1938年4月,兵工署提高枪弹需求预估,每年至少需要9.6亿发至12亿发步机枪弹,才能维持对日作战。重庆当局只好向苏俄购买口径不同的7.62毫米步枪与子弹,配发到后方机关部队,将79步枪弹集中到前线。
到了1939年,中国外汇见底,买不起比利时枪弹,只能停止反攻,改采守势。在此同时,日本用于购买军火材料的黄金外汇也告枯竭,被迫缩小战争规模。就这样,抗战打成耐力持久战。
兵工署咬紧牙关,一面激发国内资源潜力,一面利用滇越铁路与滇缅公路等交通线抢运兵工材料。太平洋战争爆发,陆路中断,飞越驼峰的大宗货物仍是兵工署的枪弹钢盂及无烟药。
1944年底,美方抢指挥权,收紧驼峰航线。兵工署于印度狄布鲁加堆积的急需材料达到7000吨,各兵工厂顿陷停工待料绝境。而此时日军发动“一号攻势”,战争规模超过抗战初期各大会战。豫湘桂兵败如山倒,弹药不足是主因之一。
然而,兵工署从未灰心。在最绝望的1944年,枪弹生产量达到1.36亿发。此时,兵工署已建立了完全国产的枪弹生产线:由紫铜、白铅(锌)、黄铜,到无烟药所需的硝酸、硫酸与乙醚,完全能自产。规模虽有限,却让中国挺过外援完全中断的黑暗岁月。
可以说,熬到抗战胜利的最后一发子弹,是中国人自己造出来的。
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