西隋帝國早在合赤惕部時代就已經跨入火器時代了。在西隋帝國曆史上有三個人在火器的研發和使用上做出突出貢獻，他們是李莫、李·埃爾米、戴梓。
李莫字安平陝西西安府富平縣人官拜西隋帝國火器監匠作。
李·埃爾米比利時人其父李·威利早年因治愈天祐皇帝瘧疾而被任命為西隋帝國太醫院西醫院正，官秩從三品。早年的李·埃爾米隨母親以及兩個哥哥在比利時生活，家貧。為了生計，年幼的李·埃爾米不得不在槍炮作坊給人做學徒，直到其父將他們接到蘭州，生活也有所好轉。但這段經曆卻為他日後的成就奠定基礎。其後，李·埃爾米蒙蔭成為一名士官（士官：西隋帝國時期的軍爵）人稱槍炮士官李·埃爾米。
戴梓()中國隋代火器製造大家。字文開，號耕煙，漢族，浙江仁和（今杭州）人。通兵法，懂天文算法，擅長詩書繪畫。曾製造了“連珠火銃”和“子母炮”。曾僑居揚州，晚年在遼東自號耕煙老人，生於隋天祐二十二年，卒於隋昭武三十八年。戴梓博學多能，通曉天文、曆法、河渠、詩畫、史籍等，是著名的機械、兵器製造家。他出生在官吏之家，自幼聰穎不凡。在父親的影響下，少年時的戴梓喜歡上了機械製造，曾自己製造出多種火器，其中的一種能擊中百步以外的目標。
公元1620年，為慶祝合赤惕部大汗布爾罕長子誕生，當時還隻是一名匠作監小小的匠人的李莫，製造出絢麗的煙花爆竹。其後，李莫便被提拔為匠作，並擔任新組建的火器監匠作。其後的兩三年間，李莫研製出很多火器，並經曆了實戰的驗證。
西隋帝國早期的火器。
西隋帝國早期的火器比較粗糙，大多是基於明朝的火器製造原理和技術加以改進和論證。
一窩蜂
一窩蜂又稱火箭。就是在普通箭支上捆綁火藥桶，利用火藥燃氣推進以達到殺傷目的的一種武器。
明代一窩蜂火箭又稱架火戰車是中國明代用來發射火箭的手推戰車，是早期的多管火箭炮。它比歐洲各國正式使用火箭炮早了五百多年。架火戰車既有類似現代火箭炮的齊射火力和快速轉移的機動性等特點。又具備現代戰車在火力、機動性和防護方麵的一些基本性能，因此它在兵器發展史上占有重要地位，也是我國在火箭炮方麵的傑出創造之一。
但明代火器有很多缺點，其中彈道不穩定成為其最大的短板，這使得它不得不采用密集發射來彌補這一缺點。其次是其複裝困難，在300米有限射程內隻能進行一輪有效打擊，在對於少數民族大規模騎兵部隊而言，其優勢並不明顯，這也就是為什麽明軍逐漸將其放棄的原因。
隨後，西隋人開始對一窩蜂火箭進行改造。在發射器方麵，由原來的箱式發射器，改為蜂巢狀，以有利於複裝彈藥。其次，西隋的火箭已經不再是普通箭支簡易製成。而是采用鈍尖“重彈”箭頭，火藥桶置中，尾部加裝鐵質的均質翎羽，以增強其飛行的穩定性。在火藥方麵，則使用規則的衝壓藥片，以實現燃燒的穩定性。
一窩蜂火箭在天佑皇帝早期，乃至後期都發揮著重要作用。尤其是在對西方的戰爭中，火箭的地位仍不可動搖。一窩蜂火箭成為西隋帝國對付西方騎兵密集衝鋒的主要武器。
西隋人對一窩蜂火器進行大量的實驗，最終總結出很多實際的使用方法。
在一書中曾提到過這樣一段話：“......其為諸兵之塚。臨戰，擲彈兵兩人分以紅黃相間配伍火箭置於蜂巢，曰三十二枚。紅黃火撚長度相仿，然所置高低不等，則待到點火引燃，三五息群發，而相鄰者不相背也。一輪過後，複裝不過六七息矣！不及敵至則箭已複至焉！”
現在的考古發現，西隋帝國時期的一窩蜂火箭，其發射器之所以采用蜂巢式是有一定道理的。第一，采用蜂巢式便於攜帶。其體積不大，有利於攜帶運輸。第二，有利於複裝彈藥。明朝的架火戰車就是因為不便複裝彈藥而淡出戰爭，因此西隋人通過改進，采用了蜂巢式發射器。這樣雖然彈藥數量不及架火戰車，但它的小巧也更容易組成密集陣型。而在複裝彈藥方麵，西隋人更是顯得得心應手。第三，有利於不規則發射。現代的火箭炮都采用這樣的發射方式，目的是防止相鄰的兩個火箭，發射間隔太短，容易相互影響彼此彈道，或發生碰撞而引發意外。蜂巢式發射器，火箭火撚的燃燒長度不同，當然發射時間也就不盡相同，加之采用兩種不同長度的火撚用以區分，更加確保在發射時的安全性。
在具體使用方法上，西隋人創造性的開發出了超越發射法。
何為超越射法？這是一種在用於高速打擊武器上麵的專業術語，像現代的重機槍，也基本采用這種射擊方式。
超越射擊法是西隋人首創，又稱攢越射法！由於火箭使用的是重箭頭，加之其型製因素，阻力較大。這就使得，在射擊過程中，如果直接瞄準目標，那麽還沒有到達目標處，受重力、阻力因素，火箭就已經插入泥土，失去了它的打擊能力。當然，在五十米範圍內，這樣的影響不大，但卻喪失了它的射程優勢。西隋帝國後期，火箭的射程普遍都在五百米左右。正因為這樣，西隋人想到了攢射！從而開發出了攢越射擊法，也就是超越射擊法。
它使得火箭可以成為一種曲界打擊武器，可以放在掩體後麵來使用。發射的火箭，可以飛越五百米，形成一個橢圓形的散布麵，如雨點般從天上掉下。此刻我們很多人就應該明白，為什麽西隋人在火箭方麵要用重箭頭了吧？
飛雷！
飛雷實際上就是一種擲彈器。它的原理十分簡單。就是使用口徑大約在的卷焊鋼桶作為發射炮筒。底部使用小藥包，將大藥包炸出去。藥包引信彼此串聯，倆藥包之間有的也用棗木板隔開。實際上還是利用了火藥的燃氣動能將炮彈發射出去，隻是這炮彈變成一個炸藥包罷了。
飛雷利用爆炸時產生的衝擊波和震蕩波殺傷敵軍，所以西方很多的戰場實記都有過這樣的描述。“……士兵們全身完好，卻已死亡。表麵無傷，內髒俱損！”
後來，西隋人在近十公斤的藥包中參雜，鏽鐵、銳利的石塊、瓷片等物，用以增強其殺傷性。
飛雷是西隋帝國對付西方密集步兵陣型的主要武器之一，令西方國家聞風喪膽！由於其恐怖的殺傷力，以及士兵們死亡之後的慘狀，以至於西方不得不快速變通其以土耳其為模本構築起的步兵戰術，塹壕戰應運而生。
天火
天火實際上是飛雷的改進型，在做工和操作方麵有著更高的要求。天火的原理與飛雷大體一樣，隻是在發射炮彈方麵有些區別。
飛雷是發射炸藥包，而天火是發射陶製膠囊形彈丸。這個彈丸不簡單，它形如膠囊，又是陶製的。這是為什麽？原來，天火是被用作為來遠程火焰投射器的。陶製彈丸中裝有引藥和猛火油。何為猛火油？猛火油實際上就是石油，極易燃燒，而且具有粘性，燃火水潑不滅，而且能在水麵上燃燒！這就使它成為理想的放火材料。而陶製彈體，觸地破碎，引藥爆炸從而燃起大火。
天火早期是用作於燒毀敵方軍事設施的一種武器，多用於攻城方麵。後來由於它射程遠，造價低廉，放火後散布麵積大等特點，成為西軍阻隔敵軍行軍路徑的主要武器。
迫擊炮
虎蹲炮是戚家軍裝備的火炮。為了便於射擊，把炮擺成一個固定的姿勢，很像猛虎蹲坐的樣子，故得名。虎蹲炮威力大，用50門虎蹲炮倆輪便可炸毀敵人的城牆。戚繼光軍中最常用的火器，這種輕便的火炮炮管薄，射程不遠（500米），適用於山地作戰，機動靈活，由於前裝，可以大仰角發射和大量裝備基層部隊而與今天的迫擊炮有異曲同工的用處。
上述是戚家軍的虎蹲炮，而西隋帝國軍隊普遍裝備的迫擊炮正是在戚家軍虎蹲炮的基礎上演化而來，而它也成為現代迫擊炮的鼻祖。
公元1621年，當時的火器監匠作李莫接到一個命令，那就是要迫切為騎兵部隊研發一款火炮。要求輕便靈活、火力迅猛、價格低廉便於大規模列裝，最主要的問題還是源於，在當時的技術條件下，如何才能製造出符合上述條件的火炮。
我們知道西隋是在原蒙古合赤惕部的基礎上建立的國家。原本少數民族在冶金鍛造方麵確實不比中原差，有些地方甚至要強過中原很多。比如，西隋在合赤惕部時代就已經開始大規模利用夾鋼法鍛造大馬士革刀列裝部隊了。此外，還有滲碳法鍛件處理等先進的冶鍛技術。
但是，有一點製約了西隋軍事的發展，那就是原材料問題。當時合赤惕部的鐵料絕大部分來自西域的龜茲、和田等地。雖然合赤惕部與明廷有邊貿通商，然而由於明廷的禁令使得隻有少量鐵流入合赤惕部，直到烏拉特鐵礦的發現。但是，烏拉特鐵礦屬硫鐵礦富集。硫元素是冶鐵業中的有害元素。冶煉時硫部分被還原進入生鐵，鋼鐵中含硫在其熱加工時易產生“熱脆”。
采用烏拉特鐵礦冶煉出的鐵，根本就不能用作炮管的鍛造材料。所以，如何使用最少的“進口鋼”製造最多的火炮成為李莫最先考慮的事情。
經過不斷論證與實驗，最終李莫照虎蹲炮原理製造出了合赤惕部版的虎蹲炮。
合赤惕部虎蹲炮在型製上要絕對優於戚家軍虎蹲炮，由於西隋虎蹲炮是現代迫擊炮的原型，為了區別，我們這裏將其命名為迫擊炮。
迫擊炮特點：
1、重量輕。這完全符合合赤惕部軍方提出的技術要求。迫擊炮全炮重量隻有約公斤（口徑不同，故而重量不同）。
2、結構簡單。迫擊炮由炮身、炮架、底座、量準具等四部分構成。炮身長；炮架為兩腳架，配有高低杆；底座承受後坐力的主要部件，同時與兩腳架一起共同起到支承迫擊炮體的作用；量準具是由半圓儀構成，用於調節射擊仰角，用以控製射程，提高射擊精度。
3、造價低廉迫擊炮正因為它的結構簡單，重量輕，那它的造價就一定低廉嗎？不一定！但是西隋人發明了螺旋卷焊的辦法製造迫擊炮管，這就大大降低了其製造成本。也因此迫擊炮才可以被大規模列裝軍隊。
4、操作簡便我們都知道，西隋帝國的軍隊是當時世界上軍人素質最高的軍隊。士兵們不僅僅都能識文斷字，中下級軍官更是有著很高的軍事素養。這就是為什麽西隋帝國有：出將入相！這麽一說，也就是為什麽西隋帝國能夠成為世界第一強國的原因之一。但，這也隻是西隋帝國天祐朝中後期的事情了。在早期的合赤惕軍隊中，可不是這樣的。
炮兵是個很需要技術的兵種，什麽彈道啊，射界啊、仰角、測距這些都是需要通過係統的計算。但迫擊炮的要求顯然要低得多。
（1）、迫擊炮的操作極為簡單的，與現代迫擊炮極為相似。它的炮彈是由鑄鐵鑄造，與現代迫擊炮基本一樣。唯一不同可能就是現代迫擊炮彈擊發方式是底火撞針擊發，而西隋時期的迫擊炮彈是較為原始的火撚點燃式。
它的炮彈構造分為兩級，第一級由火撚點燃，然後利用重力炮彈下墜，此刻第一級底火藥包作用產生高溫高壓氣體，推動炮彈飛行。而第二級依靠延遲引信點燃，在落地式爆炸或者近距離淩空爆炸。
（2）、迫擊炮的量準具是經過嚴格計算後鑄造的，上麵定有距離和仰角的標尺，通過操作基本可以確定彈著點。
5、火力迅猛迫擊炮由於操作簡單，******與炮彈一體，所以大大提升了其射擊速度。大概可以達到每分鍾發，射程，炮彈殺傷半徑約5m，可見其火力強大。在西隋帝國早期，是騎步兵的主要前線支援性火力。
6、適用範圍廣彈道彎曲，適合於對隱蔽物（如山丘）背後的目標進行超越射擊，也可對近距離目標進行直接射擊。可用於山地戰和塹壕戰。
由於西隋帝國大量先進武器的出現，在天祐朝後期，迫於西隋龐大的軍事壓力，西方國家不得不改變戰術。塹壕戰成為阻擋西隋步兵推進的一種有效防禦手段，改變了戰爭模式。而此時，西隋的迫擊炮在戰場上再次占優。
經典馬步炮
說到步兵炮，我們就不得不提到為西隋帝國開疆拓土，立下汗馬功勞的一款經典火炮-三寸馬步炮！它是迄今為止，世界上裝備數量最多的火炮。自1624年該款火炮定型生產開始，鮮有改動，共裝備了約餘門。直到大統皇帝時期，才被更加先進的大統十年式90mm步兵炮取代。
1622年前後，隨著硫鐵礦烘焙脫硫以及石灰煆燒脫硫技術的應用，使得西隋冶鐵業得到了長足的發展，恰逢其時白雲鄂博高品位鐵礦的發現更為西隋的冶鐵行業打了一針興奮劑。
在這樣的情況之下，西隋軍隊對於火炮有了更高的要求，他們不再滿足於迫擊炮，而是希望能夠有一款強大的野戰炮來作為深層次炮火支援武器。經典馬步炮就是在這樣的環境之下誕生的。
一開始，西隋的匠人們以明廷火炮或佛郎機後裝炮為樣本仿製了兩款火炮。分別命名為神威將軍炮和虎賁將軍炮。
神威將軍炮前裝炮：重達三噸，全炮長七尺約2.3m（西隋1尺≈0.33cm）。炮管底部粗大，炮口前端配有敞口！裝藥量為五斤，發射十斤炮子。射程約為，殺傷力極大。
虎賁將軍炮後裝炮：重達，全炮長5尺約1.65米。是完全仿自葡萄牙的佛郎機後裝炮。射程約為500m，射速快，殺傷力小。
然而，這兩款火炮都不能讓軍方滿意。原因在於，這兩款火炮都有著很明顯的缺陷。神威將軍炮雖然威力巨大，但奈何過於笨重，射速較慢，加之射程也不具有很大優勢。而虎賁將軍炮無論在重量上還是射速上都比之神威將軍炮強，但它的短射程以及威力令軍方失望。
最終軍方也僅僅各采購了十二門，用以訓練炮兵。但令人擔憂的事情再次出生，在軍方訂單下達的一個月後，才接收全部的虎賁將軍炮，而神威將軍炮更是在半年後才交付軍方使用。這無疑讓軍方十分惱火，也讓大汗布爾罕十分擔憂。
當時的大汗布爾罕不僅麵斥火器監匠作李莫，連同他的頂頭上司兵器監大匠作馮三槐都被降旨斥責。本來這已經是很丟人的事兒了，沒想到還有更要命的是，軍方在使用神威將軍炮訓練的過程中發生炸膛事故，十數名炮兵傷亡。馮三槐以及李莫麵臨著被禦史彈劾的危險，而作為軍中火器推廣的健銳營校尉李統範也遭受牽連。然而，大汗布爾罕並沒有懲處幾人，反而讓三人必須在一年之內為軍隊開發出一款實用的火炮來將功補過。
他們一起總結失敗教訓，發現，造成火炮炸膛原因有三。其一，神威將軍炮屬於重型火炮，不能采用諸如虎賁將軍炮那樣的逐段鍛焊方法製造，隻能整體鑄造。這就增加了火炮在鑄造過程中因為冷卻時間的不同而產生砂眼的概率，從而造成炸膛。其二，神威將軍炮整體鑄造采用陶模法鑄造。其不僅耗時耗力，效率低下，而且陶範在自然陰幹過程中，成品率底。並且陶範在經過自然風幹和烘焙之後，會形成內壁因為失水而造成開裂以及蜂窩狀表麵，致使火炮內部凹槽砂眼遍布，容易炸膛。其三，用於澆注火炮的生鐵不合格。
對於問題原因，幾人找到了具有針對性的解決方案。
第一，新式火炮仍然采用整體澆注的辦法，但是火炮卻被分割為兩個主要部件，分別澆注。哪兩部分呢？是炮管和炮閂！
炮管：就是一根下麵粗壯，上部細長的通體鋼管，頂端再配有敞口，防止因炮彈初速過快而造成炮口迸裂以及跳彈現象。它的樣子就像是棒球棒。
炮閂：炮閂又叫炮門。顧名思義，它的作用就是起到密封火炮底部的作用。它是用精致的模具特別澆注而成的，屬於螺式閉鎖。樣子就像我們現在使用的螺絲釘，外圍有螺紋與炮管底部內螺紋相契合。隻不過，這個螺絲釘比較大，而且它是中空的。那中間的空腔有什麽作用呢？它是用來裝填定裝火藥和炮彈的。
西隋人將火藥製成顆粒狀，以增加其燃燒時間，提高火藥的燃燒效能，增加膛壓，同時減少因為火藥閃燃結塊造成的殘渣量，降低火炮清膛頻率。
炮閂的底部側壁有一個孔洞，與炮身底部相契合。當炮閂鎖緊之後，兩個孔洞在空間上重合，用以插入火撚。
這樣的澆注方法，極大的提高了火炮的製造速度，同時也降低了殘次率。
通體的炮管不僅有利於澆注，同時也有降低了火炮的降溫清膛操作難度。而獨特的炮閂設計，不僅降低了火炮的生產難度，還極大的提高了火炮的射速。在實戰中，西隋帝國的炮兵部隊，一門馬步炮往往會配置八具炮閂，以提高射擊速度（可達3發/分鍾），減緩火炮積溫速度，減少降溫清膛頻率。
第二，在澆注材料上，西隋人使用了炒鋼作為澆注材料。
結合西隋帝國一些文獻資料，現代的考古發掘，人們驚訝的發現，西隋帝國的在當時已經能夠大規模生產合金炮鋼。其主要化學成分wc≈0.27%～0.46%w(cr)≈0.4%～1.19%w(mn)≈0.25%～0.50%w(v)≈0.15%w(ni)≈2%～3.3%w(si)≈0.17%～0.43%w(s/p)≤0.08%
看到這些數據，簡直令人難以置信。通過西隋帝國遺留下來的文獻資料，我們可以知道。當時的馬步炮在製造過程當中，使用炒鋼澆注。對於炒鋼在文獻中也有介紹。“…使生料熔融，加以礦粉，翻滾攪拌，煉至兩三時辰，澆注成錠，反複鍛打，炒鋼乃成！”
引言中的生料就是生鐵或廢鋼；而熔融就是生鐵呈現液態或半液態狀態；礦粉我們猜想，可能就是炮鋼中合金元素的來源。
在2007年臨河，馬家河考古發掘中，考古專家發掘出一處西隋合赤惕時期的水利鍛床遺址，並在裏麵發現一些炒鋼的半成品。
其半成品的含碳量約為0.60%。原來，炒鋼屬於間接冶煉，初次冶煉將含碳量下降至約為0.60%，然後澆注成鋼錠，而這些鋼錠不經冷卻就要在水利鍛床上進行反複鍛打，將含碳量進一步降低至0.27%～0.46%，然後再將鍛打後的鋼錠熔化用以澆注火炮。
使用炒鋼澆注火炮，大大清減了火炮重量，卻提高了火炮質量，和使用壽命。
第三，使用鐵範鑄炮法
基於陶範鑄炮存在的缺點，兵器監大匠作馮三槐發明了鐵範鑄炮法。
相比於陶範製作耗時長、尺寸變化大、殘次率高、內膛粗糙、容易炸膛等缺點，鐵範鑄炮有著極為明顯的優勢。鐵範具有可反複利用、縮短工時、內外鑄麵光滑、成本低廉、鑄件不含水分，少生氣孔等優點。但是，鐵範鑄炮有一個極大的缺點，那就是由於其，冷卻失熱速度過快，導致內外收縮比不同，從而造成火炮內膛裂紋。當時西隋合赤惕時期，有過鑄十炮得其三四良者的說法，但很快就被解決。
內膽冷卻法。內膽冷卻法是西隋帝國在使用鐵範鑄炮期間發明的一種鑄鋼炮的冷卻方法。使用中空炮芯，利用水做為冷卻劑，調節炮體內外冷卻速度的辦法。
內膽冷卻法原理。
一般鑄好的紅熱炮管在靜置時的自然冷卻，是由外往內，原因一是炮管外表麵麵積比內管大，其二是外麵空氣流通比內部快，這樣自然外層比裏層冷的快，最終形成層層膨脹的結果，強度降低。但是如果能同時讓炮管裏層冷卻，甚至使之比外層先冷下來，不但可以提升整根炮管的冷卻速度，更可以提高炮管性能。
裏層冷卻固定後，當外層逐漸冷卻時，由於熱脹冷縮的關係，炮管外層冷卻時，就會箍住內層，往裏麵產生一個向內的應力。
內膽冷卻結構。以鋼製中空內膽作為鑄炮內芯，內膽中央被隔板分為兩部分，在底部貫通，形成一個密閉的u型管道，在鑄炮冷卻階段，往一頭的內膽中加注冷卻水，則從另一端流出。控製冷卻水溫度以及流速來控製內外炮體的冷卻速度。
一般而言，內膽冷卻法中冷卻水的溫度一般為70°左右，將70°左右的溫水不斷加注到內膽中。置換出來的冷卻水會在銅製散熱器中冷卻，然後再循環到內膽中。這樣的做法是為了防止冷卻水溫變化過大，而造成內膛冷卻速度，左右失衡。
內膽冷卻法極大的提高了鑄炮的成品率，延長炮管的使用受命，降低了鐵範鑄炮成本，為大口徑火炮的鑄造提供技術支持。
馬步炮的技術參數
口徑：（三寸）
初速：433m/s
身管：>倍徑：22.5
炮身重：>左右車輪直徑：1.5m
全重（炮身+車架）：>標尺：>高低射界：
裝藥量：顆粒黑火藥1.4kg或顆粒黑火藥2.5kg（推射霰彈時裝藥量）
炮彈：5.1kg錐形爆裂彈5kg霰榴彈7.75kg實心圓鉛彈5.5kg實心鉛製鏈彈6.4kg錐形被鋼鉛芯穿甲彈5kg錐形被鋼穿甲爆裂彈6.4kg被鋼穿甲燃燒彈
裝填方式：******後部裝填，炮彈前後均可
三寸馬步炮的炮彈在當時也是世界上最為先進的，它的發明為之後戴梓的子母炮提供了技術支持。
三寸馬步炮炮彈大多采用了錐形彈丸，而不是人們常認知的圓形彈。在實際作戰中，西隋炮兵很少使用鉛彈，因為鉛彈質軟，炮管會出現掛鉛現象，不容易清理，且影響火炮射擊精度，反而喜歡使用錐形爆裂彈。
錐形爆裂彈的優點在於，射擊精度高、射程遠、威力大、易於裝填。
西隋帝國早期的錐形爆裂彈是用含磷較高的生鐵鑄造。人們發現，含磷量高的生鐵雖然不能用於鍛造，但其冷脆性卻是製造炮彈的理想材料。
錐形爆裂彈的結構複雜，價格昂貴，但對於習慣於流水作業的西隋帝國而言，這樣的造價也是在可承受範圍之內的。
錐形爆裂彈的構造
錐形爆裂彈是由：外殼、內膽、鋼珠、爆炸藥、延遲引信、火磷、金屬火帽、臘封、螺旋翼、密封環等幾部件構成。
外殼：錐形爆裂彈的外殼是用含磷量較高的生鐵鑄造而成，一般厚度約為>內膽：錐形爆裂彈的內膽是陶製內膽，用以裝填爆炸藥，厚度約為>鋼珠：在內膽與外殼的空腔內裝填直徑約為5mm鋼珠，增加彈丸殺傷力。鋼珠的製造是用直徑約為5mm的鋼筋衝壓而成。
爆炸藥：顆粒狀黑火藥+鬆粉製成
延遲引信：燃燒速度較慢的導火索
金屬火帽：早期的金屬火帽是用銀箔製作，置於炮彈底部。當高溫高壓燃氣接觸底部金屬火帽時。銀製火帽積溫點燃火磷，從而引燃延遲引信。銀雖然有極好的延展性和導熱能力，但造價過高，之後被更為低廉的黃銅火帽代替。
臘封：主要成分白蟲蠟，用以密封火帽，隔絕空氣和熱量，防止火磷自燃。
火磷：作用於火帽與延遲引信之間的引燃物質，通過吸收火帽上的積溫自燃，從而點燃延遲引信。火磷是用紅磷（燃點約240°）和蒸餾硫（燃點約為190°）為主要成分的混合物。
螺旋翼：錐形爆裂彈彈體底部加裝有特殊旋翼，在高溫高壓氣體推動下，使彈體產生自旋現象，提高其飛行穩定性，增加射程，提高精度。
密封環：安置與彈體外殼凹槽內的帶有缺口的青銅鑄件。主要作用是在彈體與炮管內膛間起到密封作用，增加膛壓，同時減少彈體與炮管內膛因口徑偏差造成的搖擺。在實際作戰中，錐形爆裂彈的三個密封環在彈丸裝填前會用白臘塗抹。
三寸馬步炮炮膛的特殊設計成就了錐形爆裂彈的威名。前麵講過馬步炮的形狀為下部粗壯，上部細長。粗壯的下部，為持續的燃氣提供了足夠空間用以蓄勢，而細長的炮管又為其加速提供了可能。這樣的設計，使得錐形彈丸相較於圓形彈丸能獲得更高的初速。因為錐心彈丸幾乎可以接受所有的推力，而幾乎不會產生指向圓點的側壓力。而細長的炮管又能使錐形彈丸獲得足夠推力。自旋現象，使得彈丸在飛行過程中可以保持既定方向飛行，提高精度。同時彈丸自旋在空中不會翻滾，頂部空氣阻力最小，提高射程。
錐形被鋼鉛芯穿甲彈
作為西隋帝國海軍的主要彈種，錐形被鉛鋼芯穿甲彈早已經發明並被用於實戰。其主要作用，用於打擊西方國家鐵甲重騎兵、盾牌重甲步兵而設計。
其結構較為簡單，但工藝極為複雜。
彈丸結構：錐形被鉛鋼芯穿甲彈是由三層主要金屬製成的實心彈丸。外層鑄鐵彈帽，內層鉛套，而在鉛套內部裝填高強度合金碳鋼。當彈丸撞擊到物體之後，外層的鑄鐵殼體破裂，由於內外材料密度質量不同，鉛套在慣性力支持下繼續前進，而此時包覆於鉛套中的高強度合金碳鋼，具有極強穿甲能力。實戰中，西隋人發現，錐形被鉛鋼芯穿甲彈用於對付重甲騎步兵實在是大材小用了，之後被廣泛用於艦炮之上，用於穿透敵方戰艦的吃水線以及炮室、艦橋。
錐形被鋼穿甲燃燒彈
作為西隋海軍替代錐形被被鉛鋼芯穿甲彈，錐形被鋼穿甲燃燒彈威力更加巨大，造價更加低廉。當時世界上除去西隋帝國，各國的艦船均采用木質船體，鐵質蒙皮戰艦。在實戰中，西隋海軍發現錐形被鉛鋼芯穿甲彈威力太小，於是被鋼穿甲燃燒彈誕生了。
它的結構簡單。是由外殼、穿甲鋼芯、被鋼硬度陶瓷內芯三部分構成。當彈體撞擊船體，外殼破裂，穿甲鋼芯擊穿鐵質蒙皮以及木質船體結構；被鋼陶瓷內芯破甲進入船體內部，此時陶瓷破裂，浸潤於煤油中的白磷顆粒發生自燃，引燃煤油，從而造成船體失火焚毀。此外，白磷燃燒產生的五氧化二磷具有毒性。
錐形被鋼穿甲爆裂彈
錐形被鋼穿甲爆裂彈與被鋼穿甲燃燒彈原理相同，這裏不再多做介紹。
弩炮
弩炮即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力，驅動弩臂帶動弓弦拋射彈丸或箭矢的武器。
弩炮在西隋帝國已經被製式化了，作為重要騎步兵殺傷性武器列裝部隊。
天祐皇帝大軍西征中，就曾裝備使用過一種連發弩炮。這種弩炮與傳統弩炮在原理上相同，隻是增添了許多機械構件用以快速上弦，並配有箭匣。
這種弩炮的基本構造：
兩組扭力彈簧、弓板、弓弦、鏈條凸輪掛鉤機構、軌道、擋塊、箭匣、炮架、搖柄
扭力彈簧：弩炮彈力的主要提供機構。用馬鬃製成
弓板：輔助彈力和彈力傳遞機構，一般為鐵胎弓板配牛角板複合壓製
弓弦：基本由鋼絲弦鉸接而成
鏈條凸輪掛鉤機構：便於快速上弦的機械係統
軌道：安裝複進機構平台以及弩箭發射平台
擋塊：用以阻擋弓弦，使彈力釋放
箭匣：利用重力是弩箭置於軌道滑槽內
炮架：支撐弩炮的木質結構
西隋帝國的弩炮是由兩組扭力彈簧組交錯構成。在上弦過程中，手搖搖柄使得鏈條凸輪複進機構運作。它的機構就類似我們現在自行車曲柄鏈輪-腳蹬機構相似。
當左凸輪掛鉤運動到300°掛弦，右凸輪掛鉤處於120°位置。當左凸輪運動至160°時，弓弦遇到擋塊，弓弦下壓，脫離凸輪。當左凸輪掛鉤運動到180°時，鏈條機構突起觸發擋塊機關，弓弦釋放，完成一次射擊。此時右凸輪掛弦運動到最高點，不影響左部射擊。
西隋弩炮隻需人不斷手搖搖臂，帶動凸輪機構運作，便可實現連續射擊，射擊速度可達25發/分鍾。射程可達400米。在200米範圍內，可穿透3mm鋼板，威力巨大。箭支運行軌跡幾乎呈直線形，即使在500左右依然具有殺傷力。
子母炮
子母炮是由西隋帝國著名火器大師戴梓研發的。
其主要結構
通體炮管、炮閂、子炮、基座、瞄準具、高低杆構成。
通體炮管：通體炮管是由鑄鋼澆築，底部有內耳
炮閂：得益於李·埃爾米的發明，子母炮的炮閂為內槽斷隔螺式炮閂。
子炮：子母炮中子炮為青銅鑄造，底部有一對突起的炮耳，與母炮內耳契合。目的在於子母炮間，藥孔對齊，也易於取出子炮，防止子炮膨脹粘連母炮炮管。
基座：一般為鑄鐵製成，配有複進機構
瞄準具：半圓儀原始測距
高低杆：用於調整火炮射擊角度
子母炮配置於西隋帝國海軍，它不僅射程遠精度高，而且射速快。可達5-8發/分鍾。
李莫字安平陝西西安府富平縣人官拜西隋帝國火器監匠作。
李·埃爾米比利時人其父李·威利早年因治愈天祐皇帝瘧疾而被任命為西隋帝國太醫院西醫院正，官秩從三品。早年的李·埃爾米隨母親以及兩個哥哥在比利時生活，家貧。為了生計，年幼的李·埃爾米不得不在槍炮作坊給人做學徒，直到其父將他們接到蘭州，生活也有所好轉。但這段經曆卻為他日後的成就奠定基礎。其後，李·埃爾米蒙蔭成為一名士官（士官：西隋帝國時期的軍爵）人稱槍炮士官李·埃爾米。
戴梓()中國隋代火器製造大家。字文開，號耕煙，漢族，浙江仁和（今杭州）人。通兵法，懂天文算法，擅長詩書繪畫。曾製造了“連珠火銃”和“子母炮”。曾僑居揚州，晚年在遼東自號耕煙老人，生於隋天祐二十二年，卒於隋昭武三十八年。戴梓博學多能，通曉天文、曆法、河渠、詩畫、史籍等，是著名的機械、兵器製造家。他出生在官吏之家，自幼聰穎不凡。在父親的影響下，少年時的戴梓喜歡上了機械製造，曾自己製造出多種火器，其中的一種能擊中百步以外的目標。
公元1620年，為慶祝合赤惕部大汗布爾罕長子誕生，當時還隻是一名匠作監小小的匠人的李莫，製造出絢麗的煙花爆竹。其後，李莫便被提拔為匠作，並擔任新組建的火器監匠作。其後的兩三年間，李莫研製出很多火器，並經曆了實戰的驗證。
西隋帝國早期的火器。
西隋帝國早期的火器比較粗糙，大多是基於明朝的火器製造原理和技術加以改進和論證。
一窩蜂
一窩蜂又稱火箭。就是在普通箭支上捆綁火藥桶，利用火藥燃氣推進以達到殺傷目的的一種武器。
明代一窩蜂火箭又稱架火戰車是中國明代用來發射火箭的手推戰車，是早期的多管火箭炮。它比歐洲各國正式使用火箭炮早了五百多年。架火戰車既有類似現代火箭炮的齊射火力和快速轉移的機動性等特點。又具備現代戰車在火力、機動性和防護方麵的一些基本性能，因此它在兵器發展史上占有重要地位，也是我國在火箭炮方麵的傑出創造之一。
但明代火器有很多缺點，其中彈道不穩定成為其最大的短板，這使得它不得不采用密集發射來彌補這一缺點。其次是其複裝困難，在300米有限射程內隻能進行一輪有效打擊，在對於少數民族大規模騎兵部隊而言，其優勢並不明顯，這也就是為什麽明軍逐漸將其放棄的原因。
隨後，西隋人開始對一窩蜂火箭進行改造。在發射器方麵，由原來的箱式發射器，改為蜂巢狀，以有利於複裝彈藥。其次，西隋的火箭已經不再是普通箭支簡易製成。而是采用鈍尖“重彈”箭頭，火藥桶置中，尾部加裝鐵質的均質翎羽，以增強其飛行的穩定性。在火藥方麵，則使用規則的衝壓藥片，以實現燃燒的穩定性。
一窩蜂火箭在天佑皇帝早期，乃至後期都發揮著重要作用。尤其是在對西方的戰爭中，火箭的地位仍不可動搖。一窩蜂火箭成為西隋帝國對付西方騎兵密集衝鋒的主要武器。
西隋人對一窩蜂火器進行大量的實驗，最終總結出很多實際的使用方法。
在一書中曾提到過這樣一段話：“......其為諸兵之塚。臨戰，擲彈兵兩人分以紅黃相間配伍火箭置於蜂巢，曰三十二枚。紅黃火撚長度相仿，然所置高低不等，則待到點火引燃，三五息群發，而相鄰者不相背也。一輪過後，複裝不過六七息矣！不及敵至則箭已複至焉！”
現在的考古發現，西隋帝國時期的一窩蜂火箭，其發射器之所以采用蜂巢式是有一定道理的。第一，采用蜂巢式便於攜帶。其體積不大，有利於攜帶運輸。第二，有利於複裝彈藥。明朝的架火戰車就是因為不便複裝彈藥而淡出戰爭，因此西隋人通過改進，采用了蜂巢式發射器。這樣雖然彈藥數量不及架火戰車，但它的小巧也更容易組成密集陣型。而在複裝彈藥方麵，西隋人更是顯得得心應手。第三，有利於不規則發射。現代的火箭炮都采用這樣的發射方式，目的是防止相鄰的兩個火箭，發射間隔太短，容易相互影響彼此彈道，或發生碰撞而引發意外。蜂巢式發射器，火箭火撚的燃燒長度不同，當然發射時間也就不盡相同，加之采用兩種不同長度的火撚用以區分，更加確保在發射時的安全性。
在具體使用方法上，西隋人創造性的開發出了超越發射法。
何為超越射法？這是一種在用於高速打擊武器上麵的專業術語，像現代的重機槍，也基本采用這種射擊方式。
超越射擊法是西隋人首創，又稱攢越射法！由於火箭使用的是重箭頭，加之其型製因素，阻力較大。這就使得，在射擊過程中，如果直接瞄準目標，那麽還沒有到達目標處，受重力、阻力因素，火箭就已經插入泥土，失去了它的打擊能力。當然，在五十米範圍內，這樣的影響不大，但卻喪失了它的射程優勢。西隋帝國後期，火箭的射程普遍都在五百米左右。正因為這樣，西隋人想到了攢射！從而開發出了攢越射擊法，也就是超越射擊法。
它使得火箭可以成為一種曲界打擊武器，可以放在掩體後麵來使用。發射的火箭，可以飛越五百米，形成一個橢圓形的散布麵，如雨點般從天上掉下。此刻我們很多人就應該明白，為什麽西隋人在火箭方麵要用重箭頭了吧？
飛雷！
飛雷實際上就是一種擲彈器。它的原理十分簡單。就是使用口徑大約在的卷焊鋼桶作為發射炮筒。底部使用小藥包，將大藥包炸出去。藥包引信彼此串聯，倆藥包之間有的也用棗木板隔開。實際上還是利用了火藥的燃氣動能將炮彈發射出去，隻是這炮彈變成一個炸藥包罷了。
飛雷利用爆炸時產生的衝擊波和震蕩波殺傷敵軍，所以西方很多的戰場實記都有過這樣的描述。“……士兵們全身完好，卻已死亡。表麵無傷，內髒俱損！”
後來，西隋人在近十公斤的藥包中參雜，鏽鐵、銳利的石塊、瓷片等物，用以增強其殺傷性。
飛雷是西隋帝國對付西方密集步兵陣型的主要武器之一，令西方國家聞風喪膽！由於其恐怖的殺傷力，以及士兵們死亡之後的慘狀，以至於西方不得不快速變通其以土耳其為模本構築起的步兵戰術，塹壕戰應運而生。
天火
天火實際上是飛雷的改進型，在做工和操作方麵有著更高的要求。天火的原理與飛雷大體一樣，隻是在發射炮彈方麵有些區別。
飛雷是發射炸藥包，而天火是發射陶製膠囊形彈丸。這個彈丸不簡單，它形如膠囊，又是陶製的。這是為什麽？原來，天火是被用作為來遠程火焰投射器的。陶製彈丸中裝有引藥和猛火油。何為猛火油？猛火油實際上就是石油，極易燃燒，而且具有粘性，燃火水潑不滅，而且能在水麵上燃燒！這就使它成為理想的放火材料。而陶製彈體，觸地破碎，引藥爆炸從而燃起大火。
天火早期是用作於燒毀敵方軍事設施的一種武器，多用於攻城方麵。後來由於它射程遠，造價低廉，放火後散布麵積大等特點，成為西軍阻隔敵軍行軍路徑的主要武器。
迫擊炮
虎蹲炮是戚家軍裝備的火炮。為了便於射擊，把炮擺成一個固定的姿勢，很像猛虎蹲坐的樣子，故得名。虎蹲炮威力大，用50門虎蹲炮倆輪便可炸毀敵人的城牆。戚繼光軍中最常用的火器，這種輕便的火炮炮管薄，射程不遠（500米），適用於山地作戰，機動靈活，由於前裝，可以大仰角發射和大量裝備基層部隊而與今天的迫擊炮有異曲同工的用處。
上述是戚家軍的虎蹲炮，而西隋帝國軍隊普遍裝備的迫擊炮正是在戚家軍虎蹲炮的基礎上演化而來，而它也成為現代迫擊炮的鼻祖。
公元1621年，當時的火器監匠作李莫接到一個命令，那就是要迫切為騎兵部隊研發一款火炮。要求輕便靈活、火力迅猛、價格低廉便於大規模列裝，最主要的問題還是源於，在當時的技術條件下，如何才能製造出符合上述條件的火炮。
我們知道西隋是在原蒙古合赤惕部的基礎上建立的國家。原本少數民族在冶金鍛造方麵確實不比中原差，有些地方甚至要強過中原很多。比如，西隋在合赤惕部時代就已經開始大規模利用夾鋼法鍛造大馬士革刀列裝部隊了。此外，還有滲碳法鍛件處理等先進的冶鍛技術。
但是，有一點製約了西隋軍事的發展，那就是原材料問題。當時合赤惕部的鐵料絕大部分來自西域的龜茲、和田等地。雖然合赤惕部與明廷有邊貿通商，然而由於明廷的禁令使得隻有少量鐵流入合赤惕部，直到烏拉特鐵礦的發現。但是，烏拉特鐵礦屬硫鐵礦富集。硫元素是冶鐵業中的有害元素。冶煉時硫部分被還原進入生鐵，鋼鐵中含硫在其熱加工時易產生“熱脆”。
采用烏拉特鐵礦冶煉出的鐵，根本就不能用作炮管的鍛造材料。所以，如何使用最少的“進口鋼”製造最多的火炮成為李莫最先考慮的事情。
經過不斷論證與實驗，最終李莫照虎蹲炮原理製造出了合赤惕部版的虎蹲炮。
合赤惕部虎蹲炮在型製上要絕對優於戚家軍虎蹲炮，由於西隋虎蹲炮是現代迫擊炮的原型，為了區別，我們這裏將其命名為迫擊炮。
迫擊炮特點：
1、重量輕。這完全符合合赤惕部軍方提出的技術要求。迫擊炮全炮重量隻有約公斤（口徑不同，故而重量不同）。
2、結構簡單。迫擊炮由炮身、炮架、底座、量準具等四部分構成。炮身長；炮架為兩腳架，配有高低杆；底座承受後坐力的主要部件，同時與兩腳架一起共同起到支承迫擊炮體的作用；量準具是由半圓儀構成，用於調節射擊仰角，用以控製射程，提高射擊精度。
3、造價低廉迫擊炮正因為它的結構簡單，重量輕，那它的造價就一定低廉嗎？不一定！但是西隋人發明了螺旋卷焊的辦法製造迫擊炮管，這就大大降低了其製造成本。也因此迫擊炮才可以被大規模列裝軍隊。
4、操作簡便我們都知道，西隋帝國的軍隊是當時世界上軍人素質最高的軍隊。士兵們不僅僅都能識文斷字，中下級軍官更是有著很高的軍事素養。這就是為什麽西隋帝國有：出將入相！這麽一說，也就是為什麽西隋帝國能夠成為世界第一強國的原因之一。但，這也隻是西隋帝國天祐朝中後期的事情了。在早期的合赤惕軍隊中，可不是這樣的。
炮兵是個很需要技術的兵種，什麽彈道啊，射界啊、仰角、測距這些都是需要通過係統的計算。但迫擊炮的要求顯然要低得多。
（1）、迫擊炮的操作極為簡單的，與現代迫擊炮極為相似。它的炮彈是由鑄鐵鑄造，與現代迫擊炮基本一樣。唯一不同可能就是現代迫擊炮彈擊發方式是底火撞針擊發，而西隋時期的迫擊炮彈是較為原始的火撚點燃式。
它的炮彈構造分為兩級，第一級由火撚點燃，然後利用重力炮彈下墜，此刻第一級底火藥包作用產生高溫高壓氣體，推動炮彈飛行。而第二級依靠延遲引信點燃，在落地式爆炸或者近距離淩空爆炸。
（2）、迫擊炮的量準具是經過嚴格計算後鑄造的，上麵定有距離和仰角的標尺，通過操作基本可以確定彈著點。
5、火力迅猛迫擊炮由於操作簡單，******與炮彈一體，所以大大提升了其射擊速度。大概可以達到每分鍾發，射程，炮彈殺傷半徑約5m，可見其火力強大。在西隋帝國早期，是騎步兵的主要前線支援性火力。
6、適用範圍廣彈道彎曲，適合於對隱蔽物（如山丘）背後的目標進行超越射擊，也可對近距離目標進行直接射擊。可用於山地戰和塹壕戰。
由於西隋帝國大量先進武器的出現，在天祐朝後期，迫於西隋龐大的軍事壓力，西方國家不得不改變戰術。塹壕戰成為阻擋西隋步兵推進的一種有效防禦手段，改變了戰爭模式。而此時，西隋的迫擊炮在戰場上再次占優。
經典馬步炮
說到步兵炮，我們就不得不提到為西隋帝國開疆拓土，立下汗馬功勞的一款經典火炮-三寸馬步炮！它是迄今為止，世界上裝備數量最多的火炮。自1624年該款火炮定型生產開始，鮮有改動，共裝備了約餘門。直到大統皇帝時期，才被更加先進的大統十年式90mm步兵炮取代。
1622年前後，隨著硫鐵礦烘焙脫硫以及石灰煆燒脫硫技術的應用，使得西隋冶鐵業得到了長足的發展，恰逢其時白雲鄂博高品位鐵礦的發現更為西隋的冶鐵行業打了一針興奮劑。
在這樣的情況之下，西隋軍隊對於火炮有了更高的要求，他們不再滿足於迫擊炮，而是希望能夠有一款強大的野戰炮來作為深層次炮火支援武器。經典馬步炮就是在這樣的環境之下誕生的。
一開始，西隋的匠人們以明廷火炮或佛郎機後裝炮為樣本仿製了兩款火炮。分別命名為神威將軍炮和虎賁將軍炮。
神威將軍炮前裝炮：重達三噸，全炮長七尺約2.3m（西隋1尺≈0.33cm）。炮管底部粗大，炮口前端配有敞口！裝藥量為五斤，發射十斤炮子。射程約為，殺傷力極大。
虎賁將軍炮後裝炮：重達，全炮長5尺約1.65米。是完全仿自葡萄牙的佛郎機後裝炮。射程約為500m，射速快，殺傷力小。
然而，這兩款火炮都不能讓軍方滿意。原因在於，這兩款火炮都有著很明顯的缺陷。神威將軍炮雖然威力巨大，但奈何過於笨重，射速較慢，加之射程也不具有很大優勢。而虎賁將軍炮無論在重量上還是射速上都比之神威將軍炮強，但它的短射程以及威力令軍方失望。
最終軍方也僅僅各采購了十二門，用以訓練炮兵。但令人擔憂的事情再次出生，在軍方訂單下達的一個月後，才接收全部的虎賁將軍炮，而神威將軍炮更是在半年後才交付軍方使用。這無疑讓軍方十分惱火，也讓大汗布爾罕十分擔憂。
當時的大汗布爾罕不僅麵斥火器監匠作李莫，連同他的頂頭上司兵器監大匠作馮三槐都被降旨斥責。本來這已經是很丟人的事兒了，沒想到還有更要命的是，軍方在使用神威將軍炮訓練的過程中發生炸膛事故，十數名炮兵傷亡。馮三槐以及李莫麵臨著被禦史彈劾的危險，而作為軍中火器推廣的健銳營校尉李統範也遭受牽連。然而，大汗布爾罕並沒有懲處幾人，反而讓三人必須在一年之內為軍隊開發出一款實用的火炮來將功補過。
他們一起總結失敗教訓，發現，造成火炮炸膛原因有三。其一，神威將軍炮屬於重型火炮，不能采用諸如虎賁將軍炮那樣的逐段鍛焊方法製造，隻能整體鑄造。這就增加了火炮在鑄造過程中因為冷卻時間的不同而產生砂眼的概率，從而造成炸膛。其二，神威將軍炮整體鑄造采用陶模法鑄造。其不僅耗時耗力，效率低下，而且陶範在自然陰幹過程中，成品率底。並且陶範在經過自然風幹和烘焙之後，會形成內壁因為失水而造成開裂以及蜂窩狀表麵，致使火炮內部凹槽砂眼遍布，容易炸膛。其三，用於澆注火炮的生鐵不合格。
對於問題原因，幾人找到了具有針對性的解決方案。
第一，新式火炮仍然采用整體澆注的辦法，但是火炮卻被分割為兩個主要部件，分別澆注。哪兩部分呢？是炮管和炮閂！
炮管：就是一根下麵粗壯，上部細長的通體鋼管，頂端再配有敞口，防止因炮彈初速過快而造成炮口迸裂以及跳彈現象。它的樣子就像是棒球棒。
炮閂：炮閂又叫炮門。顧名思義，它的作用就是起到密封火炮底部的作用。它是用精致的模具特別澆注而成的，屬於螺式閉鎖。樣子就像我們現在使用的螺絲釘，外圍有螺紋與炮管底部內螺紋相契合。隻不過，這個螺絲釘比較大，而且它是中空的。那中間的空腔有什麽作用呢？它是用來裝填定裝火藥和炮彈的。
西隋人將火藥製成顆粒狀，以增加其燃燒時間，提高火藥的燃燒效能，增加膛壓，同時減少因為火藥閃燃結塊造成的殘渣量，降低火炮清膛頻率。
炮閂的底部側壁有一個孔洞，與炮身底部相契合。當炮閂鎖緊之後，兩個孔洞在空間上重合，用以插入火撚。
這樣的澆注方法，極大的提高了火炮的製造速度，同時也降低了殘次率。
通體的炮管不僅有利於澆注，同時也有降低了火炮的降溫清膛操作難度。而獨特的炮閂設計，不僅降低了火炮的生產難度，還極大的提高了火炮的射速。在實戰中，西隋帝國的炮兵部隊，一門馬步炮往往會配置八具炮閂，以提高射擊速度（可達3發/分鍾），減緩火炮積溫速度，減少降溫清膛頻率。
第二，在澆注材料上，西隋人使用了炒鋼作為澆注材料。
結合西隋帝國一些文獻資料，現代的考古發掘，人們驚訝的發現，西隋帝國的在當時已經能夠大規模生產合金炮鋼。其主要化學成分wc≈0.27%～0.46%w(cr)≈0.4%～1.19%w(mn)≈0.25%～0.50%w(v)≈0.15%w(ni)≈2%～3.3%w(si)≈0.17%～0.43%w(s/p)≤0.08%
看到這些數據，簡直令人難以置信。通過西隋帝國遺留下來的文獻資料，我們可以知道。當時的馬步炮在製造過程當中，使用炒鋼澆注。對於炒鋼在文獻中也有介紹。“…使生料熔融，加以礦粉，翻滾攪拌，煉至兩三時辰，澆注成錠，反複鍛打，炒鋼乃成！”
引言中的生料就是生鐵或廢鋼；而熔融就是生鐵呈現液態或半液態狀態；礦粉我們猜想，可能就是炮鋼中合金元素的來源。
在2007年臨河，馬家河考古發掘中，考古專家發掘出一處西隋合赤惕時期的水利鍛床遺址，並在裏麵發現一些炒鋼的半成品。
其半成品的含碳量約為0.60%。原來，炒鋼屬於間接冶煉，初次冶煉將含碳量下降至約為0.60%，然後澆注成鋼錠，而這些鋼錠不經冷卻就要在水利鍛床上進行反複鍛打，將含碳量進一步降低至0.27%～0.46%，然後再將鍛打後的鋼錠熔化用以澆注火炮。
使用炒鋼澆注火炮，大大清減了火炮重量，卻提高了火炮質量，和使用壽命。
第三，使用鐵範鑄炮法
基於陶範鑄炮存在的缺點，兵器監大匠作馮三槐發明了鐵範鑄炮法。
相比於陶範製作耗時長、尺寸變化大、殘次率高、內膛粗糙、容易炸膛等缺點，鐵範鑄炮有著極為明顯的優勢。鐵範具有可反複利用、縮短工時、內外鑄麵光滑、成本低廉、鑄件不含水分，少生氣孔等優點。但是，鐵範鑄炮有一個極大的缺點，那就是由於其，冷卻失熱速度過快，導致內外收縮比不同，從而造成火炮內膛裂紋。當時西隋合赤惕時期，有過鑄十炮得其三四良者的說法，但很快就被解決。
內膽冷卻法。內膽冷卻法是西隋帝國在使用鐵範鑄炮期間發明的一種鑄鋼炮的冷卻方法。使用中空炮芯，利用水做為冷卻劑，調節炮體內外冷卻速度的辦法。
內膽冷卻法原理。
一般鑄好的紅熱炮管在靜置時的自然冷卻，是由外往內，原因一是炮管外表麵麵積比內管大，其二是外麵空氣流通比內部快，這樣自然外層比裏層冷的快，最終形成層層膨脹的結果，強度降低。但是如果能同時讓炮管裏層冷卻，甚至使之比外層先冷下來，不但可以提升整根炮管的冷卻速度，更可以提高炮管性能。
裏層冷卻固定後，當外層逐漸冷卻時，由於熱脹冷縮的關係，炮管外層冷卻時，就會箍住內層，往裏麵產生一個向內的應力。
內膽冷卻結構。以鋼製中空內膽作為鑄炮內芯，內膽中央被隔板分為兩部分，在底部貫通，形成一個密閉的u型管道，在鑄炮冷卻階段，往一頭的內膽中加注冷卻水，則從另一端流出。控製冷卻水溫度以及流速來控製內外炮體的冷卻速度。
一般而言，內膽冷卻法中冷卻水的溫度一般為70°左右，將70°左右的溫水不斷加注到內膽中。置換出來的冷卻水會在銅製散熱器中冷卻，然後再循環到內膽中。這樣的做法是為了防止冷卻水溫變化過大，而造成內膛冷卻速度，左右失衡。
內膽冷卻法極大的提高了鑄炮的成品率，延長炮管的使用受命，降低了鐵範鑄炮成本，為大口徑火炮的鑄造提供技術支持。
馬步炮的技術參數
口徑：（三寸）
初速：433m/s
身管：>倍徑：22.5
炮身重：>左右車輪直徑：1.5m
全重（炮身+車架）：>標尺：>高低射界：
裝藥量：顆粒黑火藥1.4kg或顆粒黑火藥2.5kg（推射霰彈時裝藥量）
炮彈：5.1kg錐形爆裂彈5kg霰榴彈7.75kg實心圓鉛彈5.5kg實心鉛製鏈彈6.4kg錐形被鋼鉛芯穿甲彈5kg錐形被鋼穿甲爆裂彈6.4kg被鋼穿甲燃燒彈
裝填方式：******後部裝填，炮彈前後均可
三寸馬步炮的炮彈在當時也是世界上最為先進的，它的發明為之後戴梓的子母炮提供了技術支持。
三寸馬步炮炮彈大多采用了錐形彈丸，而不是人們常認知的圓形彈。在實際作戰中，西隋炮兵很少使用鉛彈，因為鉛彈質軟，炮管會出現掛鉛現象，不容易清理，且影響火炮射擊精度，反而喜歡使用錐形爆裂彈。
錐形爆裂彈的優點在於，射擊精度高、射程遠、威力大、易於裝填。
西隋帝國早期的錐形爆裂彈是用含磷較高的生鐵鑄造。人們發現，含磷量高的生鐵雖然不能用於鍛造，但其冷脆性卻是製造炮彈的理想材料。
錐形爆裂彈的結構複雜，價格昂貴，但對於習慣於流水作業的西隋帝國而言，這樣的造價也是在可承受範圍之內的。
錐形爆裂彈的構造
錐形爆裂彈是由：外殼、內膽、鋼珠、爆炸藥、延遲引信、火磷、金屬火帽、臘封、螺旋翼、密封環等幾部件構成。
外殼：錐形爆裂彈的外殼是用含磷量較高的生鐵鑄造而成，一般厚度約為>內膽：錐形爆裂彈的內膽是陶製內膽，用以裝填爆炸藥，厚度約為>鋼珠：在內膽與外殼的空腔內裝填直徑約為5mm鋼珠，增加彈丸殺傷力。鋼珠的製造是用直徑約為5mm的鋼筋衝壓而成。
爆炸藥：顆粒狀黑火藥+鬆粉製成
延遲引信：燃燒速度較慢的導火索
金屬火帽：早期的金屬火帽是用銀箔製作，置於炮彈底部。當高溫高壓燃氣接觸底部金屬火帽時。銀製火帽積溫點燃火磷，從而引燃延遲引信。銀雖然有極好的延展性和導熱能力，但造價過高，之後被更為低廉的黃銅火帽代替。
臘封：主要成分白蟲蠟，用以密封火帽，隔絕空氣和熱量，防止火磷自燃。
火磷：作用於火帽與延遲引信之間的引燃物質，通過吸收火帽上的積溫自燃，從而點燃延遲引信。火磷是用紅磷（燃點約240°）和蒸餾硫（燃點約為190°）為主要成分的混合物。
螺旋翼：錐形爆裂彈彈體底部加裝有特殊旋翼，在高溫高壓氣體推動下，使彈體產生自旋現象，提高其飛行穩定性，增加射程，提高精度。
密封環：安置與彈體外殼凹槽內的帶有缺口的青銅鑄件。主要作用是在彈體與炮管內膛間起到密封作用，增加膛壓，同時減少彈體與炮管內膛因口徑偏差造成的搖擺。在實際作戰中，錐形爆裂彈的三個密封環在彈丸裝填前會用白臘塗抹。
三寸馬步炮炮膛的特殊設計成就了錐形爆裂彈的威名。前麵講過馬步炮的形狀為下部粗壯，上部細長。粗壯的下部，為持續的燃氣提供了足夠空間用以蓄勢，而細長的炮管又為其加速提供了可能。這樣的設計，使得錐形彈丸相較於圓形彈丸能獲得更高的初速。因為錐心彈丸幾乎可以接受所有的推力，而幾乎不會產生指向圓點的側壓力。而細長的炮管又能使錐形彈丸獲得足夠推力。自旋現象，使得彈丸在飛行過程中可以保持既定方向飛行，提高精度。同時彈丸自旋在空中不會翻滾，頂部空氣阻力最小，提高射程。
錐形被鋼鉛芯穿甲彈
作為西隋帝國海軍的主要彈種，錐形被鉛鋼芯穿甲彈早已經發明並被用於實戰。其主要作用，用於打擊西方國家鐵甲重騎兵、盾牌重甲步兵而設計。
其結構較為簡單，但工藝極為複雜。
彈丸結構：錐形被鉛鋼芯穿甲彈是由三層主要金屬製成的實心彈丸。外層鑄鐵彈帽，內層鉛套，而在鉛套內部裝填高強度合金碳鋼。當彈丸撞擊到物體之後，外層的鑄鐵殼體破裂，由於內外材料密度質量不同，鉛套在慣性力支持下繼續前進，而此時包覆於鉛套中的高強度合金碳鋼，具有極強穿甲能力。實戰中，西隋人發現，錐形被鉛鋼芯穿甲彈用於對付重甲騎步兵實在是大材小用了，之後被廣泛用於艦炮之上，用於穿透敵方戰艦的吃水線以及炮室、艦橋。
錐形被鋼穿甲燃燒彈
作為西隋海軍替代錐形被被鉛鋼芯穿甲彈，錐形被鋼穿甲燃燒彈威力更加巨大，造價更加低廉。當時世界上除去西隋帝國，各國的艦船均采用木質船體，鐵質蒙皮戰艦。在實戰中，西隋海軍發現錐形被鉛鋼芯穿甲彈威力太小，於是被鋼穿甲燃燒彈誕生了。
它的結構簡單。是由外殼、穿甲鋼芯、被鋼硬度陶瓷內芯三部分構成。當彈體撞擊船體，外殼破裂，穿甲鋼芯擊穿鐵質蒙皮以及木質船體結構；被鋼陶瓷內芯破甲進入船體內部，此時陶瓷破裂，浸潤於煤油中的白磷顆粒發生自燃，引燃煤油，從而造成船體失火焚毀。此外，白磷燃燒產生的五氧化二磷具有毒性。
錐形被鋼穿甲爆裂彈
錐形被鋼穿甲爆裂彈與被鋼穿甲燃燒彈原理相同，這裏不再多做介紹。
弩炮
弩炮即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱產生的扭力作為動力，驅動弩臂帶動弓弦拋射彈丸或箭矢的武器。
弩炮在西隋帝國已經被製式化了，作為重要騎步兵殺傷性武器列裝部隊。
天祐皇帝大軍西征中，就曾裝備使用過一種連發弩炮。這種弩炮與傳統弩炮在原理上相同，隻是增添了許多機械構件用以快速上弦，並配有箭匣。
這種弩炮的基本構造：
兩組扭力彈簧、弓板、弓弦、鏈條凸輪掛鉤機構、軌道、擋塊、箭匣、炮架、搖柄
扭力彈簧：弩炮彈力的主要提供機構。用馬鬃製成
弓板：輔助彈力和彈力傳遞機構，一般為鐵胎弓板配牛角板複合壓製
弓弦：基本由鋼絲弦鉸接而成
鏈條凸輪掛鉤機構：便於快速上弦的機械係統
軌道：安裝複進機構平台以及弩箭發射平台
擋塊：用以阻擋弓弦，使彈力釋放
箭匣：利用重力是弩箭置於軌道滑槽內
炮架：支撐弩炮的木質結構
西隋帝國的弩炮是由兩組扭力彈簧組交錯構成。在上弦過程中，手搖搖柄使得鏈條凸輪複進機構運作。它的機構就類似我們現在自行車曲柄鏈輪-腳蹬機構相似。
當左凸輪掛鉤運動到300°掛弦，右凸輪掛鉤處於120°位置。當左凸輪運動至160°時，弓弦遇到擋塊，弓弦下壓，脫離凸輪。當左凸輪掛鉤運動到180°時，鏈條機構突起觸發擋塊機關，弓弦釋放，完成一次射擊。此時右凸輪掛弦運動到最高點，不影響左部射擊。
西隋弩炮隻需人不斷手搖搖臂，帶動凸輪機構運作，便可實現連續射擊，射擊速度可達25發/分鍾。射程可達400米。在200米範圍內，可穿透3mm鋼板，威力巨大。箭支運行軌跡幾乎呈直線形，即使在500左右依然具有殺傷力。
子母炮
子母炮是由西隋帝國著名火器大師戴梓研發的。
其主要結構
通體炮管、炮閂、子炮、基座、瞄準具、高低杆構成。
通體炮管：通體炮管是由鑄鋼澆築，底部有內耳
炮閂：得益於李·埃爾米的發明，子母炮的炮閂為內槽斷隔螺式炮閂。
子炮：子母炮中子炮為青銅鑄造，底部有一對突起的炮耳，與母炮內耳契合。目的在於子母炮間，藥孔對齊，也易於取出子炮，防止子炮膨脹粘連母炮炮管。
基座：一般為鑄鐵製成，配有複進機構
瞄準具：半圓儀原始測距
高低杆：用於調整火炮射擊角度
子母炮配置於西隋帝國海軍，它不僅射程遠精度高，而且射速快。可達5-8發/分鍾。