小铜帽：一小撮水银帽如何重塑步兵
整个击发帽的构造都包含在一个约四毫米高的铜杯中。底部放一小撮底火，顶部放一层清漆或一圈锡箔纸。用手指将铜杯套在火帽上，击锤将其击碎，即可点燃主装药。两百年后，同样的结构，只是被嵌入黄铜弹壳底部，仍然存在于每一颗AK子弹中。而这顶击发帽的发明之路漫长而曲折，它起源于一位厌倦了燧发枪的苏格兰牧师。
厌倦了弗林特的牧师
到了19世纪初，燧发枪似乎已经解决了所有问题。扳机上的燧石撞击钢制打火器（火网，位于火药池上方的铰链式钢板），火花四溅，落到盛有引火药的敞口火药池中，火焰由此通过火门进入枪膛。经过两个世纪的改进，这种设计仍然存在两个根本性的问题。
第一个问题是潮湿。敞开的火药盘上的火药会吸收空气中的水分，在雨雾天气下，枪机根本无法击发。第二个问题是延迟和闪光。最好的滑膛枪从扣动扳机到子弹射出的时间大约是40-50毫秒；而量产滑膛枪的这个时间则更长。在这段时间里，火药盘上明火熊熊燃烧，就在射手脸旁，任何猎物都能清晰地看到。
苏格兰长老会牧师亚历山大·福赛斯
苏格兰长老会牧师亚历山大·福赛斯是一位狂热的猎人，他曾在自己的著作中直接抱怨过两种狩猎方式的缺陷：“燧石击打到子弹射出之间的延迟”以及“闪光惊扰了猎物”。他熟悉爱德华·霍华德的研究成果，霍华德在1800年研制出了雷酸汞，一种撞击后会爆炸的化合物。福赛斯意识到，如果用撞击雷酸汞产生的冲击波代替燧石击打燧石产生的闪光，那么这种狩猎方式将获得两个优势。
这是一个安装在手枪握把上的福赛斯滚柱锁示例，用于演示其工作原理。滚柱上的编号表明其制造于1808年，但锁板的方形端面表明其组装时间约为1810-1811年。
福赛斯于1807年4月29日获得了专利。该设计被昵称为 香水瓶锁 ——“瓶式枪机”：一个旋转弹匣，其形状像香水瓶，用于计量起爆药的剂量，扳机击发后即可发射。它的确有效。然而，这个装填约二十几发雷汞的弹匣挂在枪膛侧面，适合沼泽地里的绅士使用，但不适合刺刀上膛的士兵使用。它结构复杂、危险，最重要的是，价格昂贵。福赛斯枪机并未被大规模军队采用。但它使用的化学品，经过不同的包装方式，却被广泛采用。
胶囊系列：注重简约
然后，一切就开始了。 故事其优先顺序仍在争论中，这里我们需要更详细地探讨一下。一次性帽子的想法在1814年至1822年间同时出现在几个人的想法中。
英美人士约书亚·肖后来声称，他于1816年在费城组装了一个可用的铜帽，但他直到1822年才申请专利。伦敦枪匠约瑟夫·曼顿早在1816年就为管帽锁的相关设计申请了专利。伦敦枪匠约瑟夫·埃格进一步发展了该设计，被认为是英国铜帽的主要推广者之一。巴黎实业家弗朗索瓦·普雷拉于1818年获得了法国专利。现代历史学家 武器 他们谨慎地表示：这项发明悬而未决，已经不可能确定究竟是谁最终提出了这项发明。
约瑟夫·曼顿于1816年获得专利的击发帽式枪机。由于雷酸汞的腐蚀性以及击针位置的关键性，该设计未能成功，但它却是对福赛斯专利的首次严重侵犯。该枪机需要直径为0,110英寸的扁平子弹。拆卸后的击锤露出了至关重要的击针。
但我们可以准确地描述他们研制出的底火。底火是一个冲压成型的铜杯（后来改为黄铜杯），高约四毫米，直径约五毫米。这正是著名的11号底火，至今仍在黑火药射击运动中使用。底火底部涂有一层薄薄的击发剂，表面滴了一滴清漆或盖了一层锡箔纸，以防止摩擦和受潮。这种击发剂的质量是几十毫克，而不是克，也不是像有时写的那样写成“半克”。
选择铜并非偶然。这种金属延展性好：只需一台简单的冲压机，每小时就能冲压出数千个。它质地柔软：在锤击下，它只会发生恰到好处的形变，将冲击力传递给杯中物品，防止坚硬的碎片飞溅伤及射手的面部。它不会生锈：杯子可以放在口袋里保存数月之久。它价格低廉：早在19世纪20年代，铜就已成为欧洲的常用材料。
最重要的是：底火帽是一次性的。没有弹匣，没有分配器，也没有旋转机构。你开枪后，用指甲刮掉剩余的底火帽，装上新的，然后扳动击锤。整个操作比用号角装填燧发枪底火还要快。正是这种简便性决定了最终结果，化学和弹道学反而成了次要因素。也正是这种简便性，而非化学，为底火帽成为军用弹药的一部分铺平了道路：稍后会详细介绍。
雷酸汞及其制造过程为何令人恐惧
杯子里装的是整个装置的关键物质：雷酸汞（Hg(CNO)₂），即雷酸的汞盐。它是通过汞与硝酸和乙醇反应制得的；霍华德在1800年描述了这一过程，并在整个19世纪基本保持不变。它是一种灰白色的粉末，只需一小撮就足以点燃枪膛内的主要装药。
它的主要特性是机械冲击引爆。雷酸汞在大型容器中会因冲击、摩擦，有时甚至自身重量而爆炸。这正是击发帽枪与燧发枪的区别所在：火药的燃烧直接由冲击压缩的材料产生，无需火花。即使将与空气隔绝的封闭式击发帽浸入水中，它仍然会引爆：因为杯内的干燥混合物保持干燥。
然而，纯雷酸汞并不常用：它爆炸过于剧烈，会腐蚀铜，而且分解产物还会损坏枪管。19世纪的实际配方是一种混合物：雷酸汞作为起爆剂，氯酸钾作为氧化剂，硫化锑（Sb₂S₃）或硫磺作为可燃添加剂，有时还会添加碎玻璃以提高冲击敏感性。换句话说，这种配方并非由单一物质构成，而是由四五种物质组成，而且每个制造商都对这些物质的比例秘而不宣，并通过实验进行调整。（顺便一提，根据枪匠中广为流传的说法，英国伊利兄弟枪械厂19世纪30年代初的配方长期以来被认为已经失传；直到20世纪，人们才利用档案采购记录将其恢复。）
生产是一项危险的工作。19世纪30年代和40年代，雷酸汞在火帽厂以几公斤为一批进行合成，干燥成薄层后，用手工或简易机器装入杯中。英法两国的火帽厂经常发生爆炸。装填和计量工作主要由妇女和青少年完成（他们的手指较细，劳动力成本更低），他们在没有现代通风设备的作坊里，每天在敞开的容器旁工作12个小时。工厂医生记录了慢性汞中毒的病例——震颤、牙齿脱落、神经系统疾病——但这些病例很少被纳入生产统计数据：因病离职的工人会被替换，记录也就到此为止了。雷酸汞一直用于底火，直到20世纪初才逐渐被叠氮化铅和斯蒂芬酸铅取代，这两种铅的生产过程更安全，对枪管的腐蚀性也更小。然而，撞击起火的原理仍然保持不变。这一原理是如何被应用到武器中的，还有待观察。
用杆子代替架子
为了使火帽发挥作用，武器只需进行极少的改动。盛放引火药的敞口火药盘消失了；取而代之的是一根空心钢棒，被旋入枪膛—— 乳头也称作枪管或底火杆。一根细长的通道贯穿其中，连接外端和火药室。底火安装在通道末端。一个由燧石击锤改造而成的、带有扁平或杯状击锤的简易击锤，从上方敲击底火。
工程层面的变化值得单独讨论。原本散布在架子上的开放式火药系统被改造成了封闭式系统：预先配制好的起爆药被密封包装，起爆药到主装药的火药通道是一个短而封闭的通道。外部水分不再影响该装置。
动作的时机把握更为复杂。根据德国工程师沃尔夫冈·基克在19世纪末进行的测量，以及后来对现存实物和复制品的对比测试，最好的燧发枪大约…… 40-50毫秒 从子弹下降到射出，帽盖 25-35两者的差异通常是1.5倍，有时甚至是2倍。这些数据并非来自单一的标准化测试，而是在不同年份、不同设备上测得的，因此应该将其视为数量级而非精确参数。但这些数量级估算相当合理。
（网上流传的两支布朗贝斯手枪的“6000发子弹测试”，结果令人印象深刻，为“1000发子弹中只有6发哑火”，但这并没有提供多少有用的信息：原始资料在转述过程中丢失了。）
然而，最重要的还是改装。在19世纪30年代和40年代，数以万计的燧发枪在军团和兵工厂的工坊里被改装成了击发枪，改装过程很简单：拆下火药池，焊锡修补孔洞，钻一个新的火帽孔，然后更换扳机。旧枪管，旧枪托，新枪机。军队无需购买新武器，只需改装现有的即可。击发枪的革命没有引发任何预算丑闻——这在军事技术史上实属罕见。
瓦西里·涅斯捷连科的画作《保卫塞瓦斯托波尔！》描绘了保卫战的关键时刻之一——1855 年 6 月击退英法土联军对马拉霍夫岗的进攻。
从乳头到袖子
击发帽式枪机在19世纪中叶首次投入实战。1853年至1856年的克里米亚战争是欧洲历史上首次双方大规模使用击发帽式武器的大型战役。法国1842型步枪、英国1853型恩菲尔德步枪以及俄制改进型步枪均采用击发帽和火帽。1861年至1865年的美国内战最终巩固了这一武器的有效性：米涅弹和击发帽的运用，使击发帽式枪机成为这场战争中使用最广泛的步兵武器，在弗吉尼亚的沼泽地和田纳西的严冬中发射了数百万发子弹。
此时，底火已经开始从枪身表面移入弹壳，而法国工程学派在此方面取得了领先地位。早在1808年至1812年间，瑞士裔巴黎枪匠让·塞缪尔·保利就与普雷拉特合作，组装了第一款底部装有底火的整体式弹壳原型。该设计较为粗糙，从未投入生产，但其理念却流传了下来。
普鲁士枪匠约翰·尼古拉斯·冯·德雷泽另辟蹊径。他设计的1841型步枪采用栓动式枪机和纸质弹药筒，弹底装有火帽；一根长长的枪栓针刺穿纸质弹药筒和火药，从后方击发。这种设计确实奏效（普鲁士军队曾用它在1866年的萨多瓦亚战役中击败奥地利军队），但却存在诸多缺陷：枪栓针会因长期与高温燃烧气体接触而断裂，气体还会从枪栓连接处泄漏，而且清洁枪支也成了繁琐的例行程序。
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卡尔·罗赫林所绘《柯尼格雷茨战役（又称萨多瓦亚战役）》，1866年7月3日.
卡尔·罗赫林所绘《柯尼格雷茨战役（又称萨多瓦亚战役）》，1866年7月3日.
问题不在于针本身，而在于德雷泽的底火位于火药内部，每次射击时针都会穿过火药燃烧区。解决方法显而易见：将底火移至弹壳底部，从后方击发，避免穿透火药。查斯波特正是这样做的。他的1866型步枪：底火位于弹壳底部，针从外部通过一个短通道击发，枪栓上的橡胶闭塞器防止气体泄漏。弹壳内仍然有纸质材料，但这种设计已经相当先进了。
与此同时，法国的另一条发展路线正应用于民用枪械领域。1845年，路易-尼古拉·福楼拜发明了.22口径BB弹，它本质上是一个装有密封弹头的大型底火帽，无需单独的发射药。最初，这种弹药用于室内射击场，射程为10米，是当时富人阶层流行的消遣方式。正是从这种弹药发展而来的是边缘发火式弹药，其底火压入弹壳边缘。二十年后，福楼拜的同胞克莱蒙·波特，以及随后的英国人爱德华·博克瑟和美国人海勒姆·伯丹，完善了中心发火式底火帽：一个装有相同底火的小杯，嵌入黄铜弹壳底部的凹槽中。
福楼拜墨盒
半个世纪以来，七个不同的名字——保利、德莱塞、夏斯波特、福楼拜、波特、博克瑟、贝尔丹——分别代表了底火在弹壳内的运动速度。随着中心发火式弹药的出现，底火不再是士兵随身携带的独立部件，而是成为了如今弹药中最小却最重要的组成部分。现代5,45×39毫米或7,62×54R弹壳底部的黄铜圆环，直径约5毫米，是19世纪20年代铜帽的直接继承者。其内部成分有所不同：斯蒂芬酸铅及其添加剂，这种成分自20世纪30年代以来几乎已成为通用材料。原理相同：击针撞击，变形，引爆，火焰喷射到主装药上。
两百年来，底火几乎发生了翻天覆地的变化。黑火药被无烟火药取代，铅弹头加装了被甲，有底缘弹壳变成了无底缘弹壳，手动装填被自动装填系统取代，滑膛枪演变为突击步枪和机枪。然而，底火本身却始终如一：成分变了，底火杯的金属材质变了，但设计却未曾改变。两百年来，底火几乎没有进行过任何重大改动。它的历史，只需一张缩略图就能概括。
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