昌国兵器总公司衢山兵工厂位于衢山岛南侧龙潭湾附近的大龙潭村，而昌国铁器总公司衢山钢铁厂则位于龙潭湾附近的曙光村，两个工厂相隔不过半里，中间只隔着一座十几丈高的山梁。这两个工厂地处险要之地，扼守着衢山东西两岛的唯一通道，以衢山兵工厂和衢山钢铁厂的安防措施，能够在陆地上保证衢山岛东侧配套工业和三个造船厂的安全。
衢山兵工厂东侧的山峰高约六十丈，在衢山东岛海拔最高，山顶有一座几年前由渔民筹建的龙泉寺，沈方决定将整个衢山开发为军工产业的基地之后，便投入了大量的人力、物力在衢山岛上修建了大量的水泥路面，顺便把龙泉寺也扩建了一番，让衢山岛的工人在闲暇之余有个登高踏青的去处。
龙泉寺北侧两里处的刘家村，已位于沈氏集团的设立的军事禁区之内，原来的十几户居民已迁至岛的西侧，沈氏集团在刘家村基础之上，平整土地，用钢筋混凝土修筑了一个大型的靶场，无论是岛上驻军练习枪法，还是测试新的枪械、火器，此处都是安全之处。
刘家村距离西北方向的海湾足有四里多远，呈喇叭口状，这个喇叭口的两侧皆是高达几十丈的山峰，绝无闲杂人等往来。从刘家村往西北方面每隔三十丈便设置一排靶位，每排靶位之间由一人高的暗道相连。刘家村靶场自从建成以来，噼里啪啦的枪击声便在山谷之间回荡，经日不歇，只是最近这半个月，刘家村靶场被衢山兵工厂征用，自此之后，轰隆隆的雷鸣之声便响彻山谷，就连附近三个船厂的工人都知道这是二公子在测试他发明的新式火器——大炮。
沈方选择在刘家村建设靶场自然有他的理由，从刘家村往西北方向一片坦途，没有遮挡视野之物，而到了海湾再往西北方向则是三个无人海岛，一名双子山，一名黄泽山，一名小衢山，双子山、黄泽山距离刘家村足有十六七里，而小衢山距离刘家村远达二十六里。以衢山兵工厂现在的工艺水平还造不出射程如此远的大炮，但通过钢铁材料、火药材料的不断改进，这只有后世十几公里的距离也并非遥不可及。
大炮的研制早就在沈方的计划之中，在三个月前，沈方便要求在刘家村靶场用钢筋混凝土建设了五个炮位，炮位的侧后方为钢筋混凝土所制造的掩体，并设置了开炮的机关，只要在掩体中拉动绳索，绳索便会便大炮撞针前端夹着的燧石飞快地弹回，击中大炮的火门片，并将火门片挤开，产生的火星引燃前装滑膛炮的火药，将炮弹击发出去。
正是因为有了掩体的保护，衢山兵工厂才可能放心大胆地测试不同钢材材质的大炮，及装填不同重量的火药，以测试不同大炮的威力，而负责试验大炮威力的工匠有了掩体的防护，便不用担心炸膛的危险。
五个炮位之后二十余丈乃是观察位，通过望远镜可以查看大炮的打击距离和破坏效果。此时，申孝忠、张金庆带着手下的工匠在观察位正神色紧张地盯着炮位。前三个炮位的大炮都已炸膛，大炮的碎片将炮位之间厚达两尺的钢筋混凝土的表面砸得坑坑洼洼，这里的钢筋混凝土使用特制的水泥，强度远超过一般建筑物所用的钢筋混凝土，如果没有防护只怕方面几丈之内便再无活物。负责前三个炮位的工匠各个面如土色，后怕不已，同时也庆幸二公子的先见之明，难道他料事如神，早就知道可能会出现炸膛的情况，才设计建筑出此等固若金汤的掩体？
大炮炸膛的原因很简单，这次试射的一批火炮乃是根据沈方要求，加大炮管的口径和长度，现在已经有四寸的口径，炮管长达一丈，由于前面几个炮管的厚度仅有四到六分，没有达到支撑膛压的要求而炸了膛，后面两个火炮的炮管厚度高达一寸和一寸三分，相比前三门火炮而言，使用了更多的钢材，应该不至于继续炸膛。
申孝忠、张金庆等人研制的大炮已经是第三种类型的大炮，二十天前，沈方第一次来衢山指导申孝忠等人制造大炮时，首先制造的便是非常原始的铜炮和铁芯铜体大炮。
铜炮的制作方法是，用铸铁做铸模，先在铸模的内表面刷上用细稻壳灰与细砂泥加水和成的涂料，再涂刷极细煤粉调制的第二层涂料，然后箍紧铁模，烘热，浇入铜水。待凝固后，立即脱去铁模，趁炮身还是红热时，清除毛刺，得到成品。
大周此时的物价，一斤铜卖250文，而一斤铁卖30文。沈方安排浇筑的第一门炮，口径二寸七分，炮长六尺四寸，炮长口径比达到了24，用铜约500斤，仅炮管一项成本便高达125贯，加上炮架，整座铜炮重达800余斤。第一门铜炮由于采用了铁模铸炮技术，炮管质量比较好，经过水车车机用钻头对炮管内壁打磨之后，便被拉到了炮位之上。
点火之后，随着一声轰鸣，整片土地仿佛都在颤抖，包括王寿光、申孝忠、张金庆等人在内所有的工匠、护卫都被这巨炮的轰响而震惊。几秒过后，一颗重达四斤的铁球重重地砸在两里外的土地之上，荡起一片尘土。
所有人都被大炮的威力所折服，沈方却解释道，“这种口径的大炮杀伤距离只有三百步，最远射程虽然可以达到五、六里地，但威力便变小了，如果想要增加威力，还需要增加大炮的口径。口径越大，威力越大，但同时造炮所需材料就越多。这炮管越长，射程就越长，现在这个炮长口径比是二十四，你们可以试下不同的炮径比，在成本和威力之间寻找一个平衡点。”
“另外，还有一点，需要你们来改善。现在的射击纯属无目标试射，你们需要在大炮上面安装一个瞄准装置，通过调整大炮的角度，便可以改变大炮的射程，虽然大炮不同于步枪，并不需要多高的精度，但也不能漫无目的乱轰一气。顺便提醒一下，四十五度角时，大炮的射程最远，所以，你们调整大炮的角度便在零度至四十五度之间进行调整即可。”
“这种实心炮弹的威力在于其贯穿性，可以对敌人的密集冲锋、城门、城墙、海船的船体造成极大的损害，但若论杀伤力还是不如子母弹，所谓子母弹，便是在炮弹中安装铁丸、铁钉并装满火药，发射炮弹后，通过延时药引，数秒之后爆炸，便成片地杀伤敌人。”
沈方的话语之中没有一丝感情，工匠及护卫们想象到那成百上千的铁丸、铁钉漫天飞舞，便不寒而栗。虽然打仗免不了死人，但是这一边倒的屠杀，让这些受儒家传统文化熏陶的普通百姓无法接受。
沈方觉察到这种诡异的气氛，“这子母弹不到万不得已之时，不必使用；但若是敌人势大，华夏文明危在旦夕，在这不是你死，就是我亡的关键时刻，这子母弹便可发挥奇效。所以，申匠首，子母弹用或不用，在于人，但将其研造出来，却看你的本事了。”
“遵命。”申孝忠硬着头皮答道。
“方儿，这铜炮若大量生产，只怕以我昌国之实力，也无法取得如此多的铜。而且，造一个大炮要几百贯，还需要配套的马车和牲口来拉运，便是以大周的财力也养不了多少个大炮。”王寿光想到不久之后要提供给西军的五百门大炮，有些犯难。
“岳丈大人，如果昌国沈氏没有前些年炼钢的材料技术积累，这铜炮就是再贵，也只能硬着头皮去铸造，别人不能用铁铸炮，是担心铁质不纯，导致容易炸膛，但李申他们研制的精钢，已经经过了几万支步枪、火枪的检验，足以满足火炮的制造。”
“那为何还制造铜炮？用钢铁制造钢炮岂不省钱？”
“一方面是铜炮坚韧，易延展，熔点低，便于铸造，用来造炮成功率高，另一方面则是需要通过造铜炮培养出第一批铸炮工匠。还有，火炮一旦出现在战场，难免会泄露出去，以大周的技术，只能制造出铜炮，所以铁模铸炮工艺还不得不详细记载下来，并有足够的成品。”
“为了节省铜炮的成本，可以在铜炮的基础之上进行改进，铸造一种铁芯铜体大炮。所谓铁芯铜体大炮，是指先用生铁铸造炮芯，待炮芯冷却后用铸模包裹炮芯，在铸模中炮芯外面浇铸一层青铜。铁芯铜体大炮能以较少的材料承受较高的膛压，降低了火炮的重量。同时生铁熔点较高耐磨性较好，因此这种技术提高了火炮的寿命。”
有了铁模制造技术的铺垫，铁芯铜体大炮的铸造一帆风顺，不到一天，申孝忠便率领衢山兵工厂的工匠浇铸出第一门铁芯铜体大炮。
试炮过程一切顺利，王寿光见两种大炮皆以定型，便要求申孝忠在此基础上用衢山钢铁厂生产的枪管用钢来铸造钢炮。同样的尺寸规格，用钢铁造出来的大炮连同炮架，仅重200余斤，材料成本不足十贯，而钢炮达到的效果与铜炮、铁芯铜体大炮无异。
王寿光等人大喜，大炮虽然制造工艺简单，但是因为所需材料甚多，所以沈方和王寿光将这种昌国火炮定价二百贯，一门铜炮算下来只能赚十几贯钱；如今威力与昌国火炮相同，更加轻便的钢炮面世，如果仍然以二百贯结算，那么一门钢炮可以赚到一百五十贯以上，实在是一本万利的生意。以昌国火炮的威力，不要说二百贯，就是五百贯，想要购买的人也大有人在，只不过除了自用以外，沈氏集团只会将昌国火炮卖给大周，以免惹来不必要的麻烦。
第一门按保守方法铸造的钢炮面世后，王寿光对衢山兵工厂及衢山钢铁厂部分相关人员进行了重奖，极大地激发了衢山兵工厂工匠的积极性，他们按沈方的要求，对昌国钢炮进行持续改进，加固其炮架，并增加了带轴承的滑动装置，在炮击之时，因后座力大炮的整体后移，而后又会因重力缓慢地恢复到原来的位置；增加了瞄准镜，申孝忠借鉴出六分仪中使用的技术，使得只需要转动轮子便可以调整到合适的角度，这个轮子和一个标尺相连，上面标记着从一百丈到一千丈十个刻度。
至于角度与刻度的关系便需要通过不断地试验才能取得较为精确的关系。而通过目镜确定目标物的远近，则是炮兵必修科目，后世的炮兵在没有目镜的情况下，将手臂伸展，竖起大拇指，通过目标各种参照物的大小比例来确定大致距离；昌国的工匠们在这段时间的培养和熏陶下，习惯了使用仪器来完成测量和定位工作，他们的解决方法也很简单，就是根据望远镜的放大倍数，在目镜上做出不同的标高，以大周百姓五尺五寸的标准身高作为参照物，可以迅速读出目标物的距离。使用方法很简单，例如，目镜中远处人影的高度与目镜中300丈的标线重合，此人影便距离300丈，与500丈的标线重合，便距离500丈，若是与标线相近，则需要估计一个相近的距离。
随着衢山兵工厂各项工作步入正轨，沈方、王寿光、王可儿等人便回到了昌国准备远行。临走之前，沈方给申孝忠、张金庆下的任务有四个，一是在昌国钢炮不断优化定型，子母弹研制成功之后，测试各种钢材在铸造时的应用，包括添加了少量铝、锰、锌、铅、锡、铜等金属后的钢材的材质有何变化；二是，测试不同口径、炮长、炮管厚度对大炮炮体及射程的影响；三是测试发射炮弹所装火药与射程之间的关系，最终确定火药装填极限数量、安全数量，从而为今后的定装火药积累数据；四是改进点火方式，将点火药放入一竹管中，插入火门后，拉动火绳，燧石发出的火星击打到火药管，便可以直接开炮。
这半个月间，申孝忠、张金庆已经在昌国钢炮基础之上进行了大量的试验，取得了许多宝贵的数据和经验，终于可以进行材质、口径、火药量的各种尝试，于是就发生了前面连续三门大炮炸膛的情况。
