鉴于火绳步枪需要使用明火的诸多弊端,后来发展出了使用燧石发火枪机结构的各种燧石发火步枪。其基本原理均是通过枪机结构的设置来模仿人们生活实践中用燧石与火镰敲击取火的动作。虽然在早期也曾使用过黄铁矿石,但因为黄铁矿石损耗太大,后来才改用燧石这种古老的自然材质来作为引燃火药的火源。据说燧石发火的成功率可以达到85%,这明显要高于火绳发火的50%成功率,并且可以反复使用30余次的燧石也更加耐用。
早期的燧石发火步枪所使用的燧石发火枪机(flint-lock)可以分为两个大类,即簧轮燧石擦火枪机(wheel-lock)和燧石打火枪机(snaphance-lock)。
簧轮燧石擦火步枪据考证是由德国钟表师约翰·基弗斯在15世纪初期发明的,因此也是德国骑兵率先装备了这种枪。它利用上紧的发条驱动开有细齿的钢轮与黄铁矿石或燧石高速摩擦来产生火星,借此点燃两者之间的引火药,然后通过枪管后端的传火孔引燃发射药后将弹丸抛射出去。
簧轮燧石擦火步枪所使用的簧轮燧石擦火枪机结构第一次实现了非明火的引火方式,其优势不言而喻,但类似钟表发条的复杂结构和纯手工的制造调试自然使其价格昂贵,难以大量装备。当时士兵主要还是使用火绳步枪,并且这种情况一直持续到17世纪中期,但使用简便的簧轮燧石擦火步枪确实是精致的火器,无论白天黑夜都可以放心使用,并可以较好地控制击发时间。
著名的德国雇佣骑士团“黑色骑兵”在1544年伦特战斗中使用簧轮燧石擦火武器战胜了在风雨天气下难以使用火绳武器的法国军队,因此簧轮燧石擦火武器一时名声大噪,很快成为欧洲骑士们的标准装备。
◆独特的两用枪机视(外视图)
簧轮燧石擦火枪机按簧轮组件的布置形式可分为全外露式、簧轮外露式和内藏式三种。内藏式防护性好,但清理火药残渣比较困难;全外露式防护性差,但清理火药残渣比较容易,并且从艺术的角度来看,其机械美感最佳;簧轮外露式则兼具两者优点,应用也最为广泛。
簧轮燧石擦火步枪不需要采用专门保险,需要设置保险时只要将燧石夹推到前方即可,此时即使不小心扣动扳机也会因为没有燧石参与摩擦而不发火。早期的簧轮燧石擦火步枪采用了类似火绳步枪的手动旋转引火盘保护盖,这种方式很容易让射击者错过射击时机,于是人们后来发明了自动打开的平移引火盘保护盖。它的工作原理如下:扣动扳机,转轮在弹簧的驱动下旋转,使其内侧的凸轮旋转,压迫引火盘保护盖支撑杆向前运动,以此来打开引火盘保护盖;之后燧石夹在弹簧作用下动作,下压后与旋转的转轮接触发火;重新装填时只需前推燧石夹,倒入引火药后手动复位引火盘保护盖。自动引火盘保护盖技术的发明使射击动作简化到只剩下瞄准和扣动扳机两个动作,其使用便利性非火绳步枪可比。
然而,簧轮燧石擦火步枪并不是完美无缺的,它不仅结构复杂、造价昂贵,而且在转轮被火药残渣影响时还不能可靠发火。之后,随着更简单可靠的燧石打火步枪的发明,簧轮燧石擦火步枪便慢慢消亡了。
◆簧轮燧石擦火枪机的结构示意图,可以看出自动引火盘保护盖的动作原理
◆采用双燧石夹的簧轮燧石擦火枪机(外视图)
◆采用手动引火盘保护盖的早期型簧轮燧石擦火枪机,可以看到带齿的转轮
在簧轮燧石擦火步枪被发明之后不久,斯堪的纳维亚的瑞典人就发明了燧石打火枪机结构。因为它是在波罗的海各国被发现的,因此也常被称作波罗的海燧石打火枪机。
波罗的海燧石打火枪机结构主要是取消了源于钟表发条设计的带齿转轮,并将燧石夹挪到后边,在其正对的前方位置设置了一个火镰部件(后来广泛采用的L形火镰当时还没有发明),整个机构就是在模拟用火镰和燧石相击取火的动作。
燧石打火步枪的工作原理如下:扣动扳机,燧石夹夹持的燧石在片簧的强力驱动下猛击钢制火镰,火镰(非L形)在撞击作用下向前旋转产生的火花顺着火绳夹的方向进入引火盘,点燃引火药,再通过传火孔引燃发射药后使弹丸抛出。
早期的燧石打火步枪也采用手动引火盘保护盖,之后受簧轮燧石擦火步枪自动引火盘保护盖技术的启发,也采用了自动引火盘保护盖——与燧石夹联动的连杆在燧石和火镰碰撞前先碰撞引火盘保护盖支撑杆以打开引火盘保护盖。同样,燧石打火步枪也不需要采用专门的保险机构,设置保险时只要将火镰推到前方即可。
燧石打火步枪后来经过荷兰、英国的完善(最大的改进就是将击锤簧内置,并设置了击锤挡块)后,被这两大殖民帝国带到世界的很多地方。
总而言之,凡是采用转轮与燧石摩擦原理工作的枪机都被称为簧轮燧石擦火枪机,采用单一用途的火镰打击式发火原理工作的枪机则被称为燧石打火枪机。在燧石打火枪机基础上发展而来、采用L形火镰(兼做引火盘保护盖)的改进型枪机被称为燧发枪机,使用该枪机结构的燧发步枪将是下文介绍的重点。
◆后世制作的发射完毕的波罗的海燧石打火枪机
◆欧洲出土的早期燧石打火枪机(外视图)。其击锤簧外露,可以看出它采用了旋转式手动引火盘保护盖
◆荷兰燧石打火枪机待击状态(外视图)
◆荷兰燧石打火枪机发射后的状态(外视图)
◆荷兰燧石打火枪机发射后的状态(内视图),火镰已被燧石磕开
◆北非海盗后期使用的带有民兵式枪机的手枪,有待击保险阻铁