自火药发明以来到宋初，火药中硝石、硫磺和炭的配比经过人们长期的实践、摸索，已经基本统一，其配比也有了书面规定，这在火药史上是很大的发展和进步。另外根据刘旭先生所著《中国古代火药火器史》中宋初这三种火药配方实验结果来看，火球火药在燃烧后中心温度可高达1300℃，这已经超过了铁的熔点，配合宋代书籍描述的可以把敌人盔甲烧熔的记载来看，当时的纵火类火器已经具有非常可怕的杀伤力了。
上述这些早期火器除了用人力投掷外，为了更远的打击敌人，宋军也开始把火器放在投石机上进行远程投射。除了被用于守城之外，这些火器在野战当中也大量使用。不过为了保证机动力，往往把投石机改为投石车随军移动。《武经总要》曰：“凡砲，军中之利器也，攻守师行皆用之，守宜重，行宜轻，故旋风、单梢、虎蹲，师行即用之，守则皆可设也。又阵中可以打其队兵，中其行伍，则不整矣。若燔刍粮积聚及城门、敌棚、头车之类，则上施火球、火鹞、火枪以放之。”下面笔者就介绍几种宋人用来投射火器的投石机。
单梢砲：这种投石机在投射时用40名砲手施放，用时由一名砲手瞄准指挥，剩余砲手握住拽索，待定放砲手命令便一齐使劲往下猛拉拽索使抛竿一端受力利用杠杆原理将石弹抛射出去。其射程可达50步（约75米），所用石弹重2斤，也可以抛射火毬，在野战时施以木轮以便移动。除此外单梢砲还有一种形制，这种形制主要用于守城，其数据较之前一种单梢砲略有改动。这种单梢砲砲手数量及石弹重量不变，主要布置在城墙内四周，用来打击攻城敌军。
▲单梢砲
双梢砲：双梢砲可野战可守城，使用时用100名砲手拉拽，1名砲手瞄准指挥，其所抛射石弹重可达25宋斤，射程为80步（约120米），除此外也可以投射火毬、火鹞、火枪、撒星石等火器，不过抛射火毬时射程较近，可达60步（约90米）。守城可以把双梢砲成对布置在马面及翁城内，这样可形成交叉火力打击攻城敌军。
车行砲：用一张大木板为车床，车床下施制四个大木轮，车床上建一根大竿，竿首用一个罗匡木，罗匡木上置放炮梢，高下约城为准，行走移动时用人力推拉，以逐便利。这种投石车所用石弹、火毬及发射方法与其他投石机一样。
▲车行炮
旋风砲：旋风砲是一种略小型的投石机，其主体为一根大木桩，称为冲天驻。此砲用砲手50人，1名砲手瞄准指挥，其所用大石弹重三斤半，射程可达50步（约75米），但在使用的时候先要把冲天柱埋在地下5.8寸，两边再用夹木夹紧，这样旋风砲才能稳定受力，守城时主要布置在城墙上战棚旁边。野战时用一大木板为车床，四周设木护板，安置两只大木轮以便于移动。
▲旋风砲
▲旋风车砲
虎蹲砲：一种斜体三角支架式投石机。虎蹲砲用砲手50人，一名砲手瞄准指挥，其所用大石弹重12宋斤，火毬亦如此，射程可达50步（约75米）外，可守城可野战，野战时施以木轮以便移动。
▲虎蹲砲
以上这些火器和武备很快在抗金战争中发挥了作用。北宋靖康元年（1126年）正月，金军东路军渡过黄河包围北宋首都开封。在守城过程中宋军使用床子弩与火毬攻击金军，并在夜间用霹雳炮（推测为霹雳火毬，或其改进型）攻击金军，其声如霹雳，金军在震骇之余惊呼不已。《续资治通鉴长编拾补》中描述为“是夕，李纲宿咸丰门，以金人进兵门外，治攻具故也。先是，蔡懋（北宋奸臣）号令将士：“金人近城，不得辄施，故有引奸及发床子弩者，皆杖之。”将士愤怨。纲既登城，令施放自便，能中贼者，厚赏，夜发霹雳奸以击之，军皆惊呼。”
金军攻城不得，向宋朝勒索大量金银与一些土地后退兵北撤。金军虽然撤围，但从被俘的宋军士兵和工匠那里学到了火器的制造与使用方法，并大量仿制宋军火器用于作战。到了靖康元年闰十一月，金军东西路军汇合，再次合围开封。在攻城时金军在城外筑造比开封城墙还要高的望台，并居高临下用投石机投掷火毬烧毁开封城楼樯橹，与宋军展开激烈的攻防战。《续资治通鉴长编拾补》描述“癸卯，幸安肃门。至朝阳门，敌箭及驾前旗下。令军士三百馀人缒城出战，杀敌数百，复缒而上，命以官者数十人。敌筑望台，度高百尺，下觇城中，又飞火炮燔楼橹，将士严警备，旋即缮治。”
金军在进攻宣化门时攻势更为猛烈。《三朝北盟会编》描述“是日敌气益锐，火梯、云梯、编桥到城下如鳞次，又推对楼五座盛矢石而来，城上以撞竿倒三座，对楼既倒，城上人争掷草火以焚之，对楼木多而草盛，炽乘南风引烧城上楼子二座，火炮如雨，箭尤不可计，其攻甚力。”由此可见，此时的金军已经学会火器的制造，并在开封攻城战中熟练使用，与宋军火器对攻。虽然宋军极力抵抗，但可惜的是宋钦宗迷信郭京能以六甲神兵退敌，并命其开城门出战。六甲神兵自然是无稽之谈，而金军则把握住这次机会于二十五日攻破开封。至此，开封攻防战结束，宋军失败。徽、钦二帝及大量宗室子女被金军掳掠北上，北宋灭亡，这就是著名的“靖康之耻”。
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