明朝开国皇帝朱元璋重视火器的使用和发展。明初期，军队士兵的武器配备就达到了10%。“饥军—百户，铳十，刀牌二十，弓箭三十，枪四十。”明成祖时期，在军队中组建了神机营，是一支独立、专门的枪炮部队，使火器的使用更为专业。明中期以后，明军在北方的边防上处于优势。北方的军队作为游牧民族，在野外条件恶劣的条件下作战具有优势，相对来说，明军在这方面的作战能力就较弱。因此，明军只有借助于火器的威力，以弥补其缺陷。嘉靖时期，从葡萄牙人处传入佛郎机铳炮，明王朝逐渐掌握到该火炮的研制方法，进一步提高了军队的武器装备水平和作战更力。作为明代火器发展的另外一个重要阶段，红夷大炮在万历年间自欧洲传入，其各方面性能远超过中国的传统火炮，有效射程达三、四公里；最大射程可至五公里。
明朝末年，北方游牧民族崛起，北方军事战事吃紧，在最初的几场战役中，明军都败给了后金。此时，红夷大炮以其优越的性能获得了一些朝中之士的青睐。引进西式火器、提高军队的装备性能被提上议事日程。士大夫徐光启向朝廷奏请铸造炮台，新建火炮抵御后金的进攻之事，并安排人去澳门向葡萄牙人购置先进火炮。当时，徐光启利用自己天主教徒的身份，顺利向当时在澳门传教的耶稣会士们购置了八十多门西洋大炮，为中国历史书写上“红夷大炮”这一崭新篇章。但是，红夷大炮并不是想象中那么尽善尽美的，它利于攻城，却不适合野战，而且炮身沉重，根本不适合灵活转移阵地，其填制火药以及装备弹药并发射的速度和效率并不高，因此在与后金野战时只能在开战之前就先确定轰炸点，但是当情况发生变化就无法机动应变。但尽管如此，红夷大炮仍是当时明军可供利用的最先进、威力最大的武器。
佛郎机炮随着葡萄牙和西班牙的殖民入侵来到中国，该火炮在火力、命中率等各方面的性能均超越了明朝的神机枪炮。因此，明朝廷在战场上急需这种优质火炮，因此大力引进、加以改进并仿制，一时间该大炮成为明朝一段时间内最让人望而生畏的火炮。但这种后装式火炮同样存在缺陷，一方面，能够装填的火药量较小，口径也不大，炮身的设计与炮口并不和谐，因此射程不远，杀伤力有限；另一方面，作为战场上缴获的战利品，这些佛郎机炮相关的制造工艺与用法并没系统地传到中国，当时的人只是得到了火炮样式，依葫芦画瓢进行仿制，却并没真正掌握其技术，因此效果较差。据《明史·兵志》记载，西洋火炮流入中国始于明成祖交趾之役，明军俘获神机枪炮后朝廷专设神机营以学习和仿制西洋火器。佛郎机流行于十六世纪的西方国家，是在葡萄牙与明朝的冲突中逐渐传入的。其军舰上装备使用的后膛装火器威力巨大，引起明朝廷的重视，直接根据其传入的国家名为其命名为“佛郎机”。根据《明会典》记载，在嘉靖二年，明通过战场上缴获的佛郎机，开始进行仿制，但这些佛郎机炮相关的制造工艺与用法并没系统地传到中国，当时的条件只允许细分并研究机器的结构和部件，再进行仿制，因此，仿制出来的火炮不仅数量少，而且质量不精。“用之而效者……皆皮毛耳，未合也。近岁以来，稍合矣，未尽也，亦未大也。”
佛郎机铳随其大小在欧洲各国有不同的称法，在中国文献中则有佛郎机、佛朗机、佛狼机、伏狼机、狼机等称法。16世纪，为满足本国殖民掠夺的需求，葡萄牙重视发展军火工业，冷兵器时代被火器时代所取代。明朝中后期，中国东南部沿海地区成为葡萄牙新的殖民掠夺基地，在当地军民的英勇抗击过程中，收缴了一批较为先进的武器，如著名的“佛郎机”。佛郎机是15世纪后期至16世纪初期流行于欧洲的一种火炮，能连续开火，弹出如火蛇，又被称为速射炮。佛郎机大炮是一种铁制后装滑膛加农炮，整炮由三部分组成：炮管、炮腹、子炮。开炮时先将火药弹丸填入子炮中，然后把子炮装入炮腹中，引燃子炮火门进行射击。佛郎机同当时明军装备的火铳相比，在构造上带有根本性的改变，具有下列优越性：采用了母镜和子统的结构；装弹室较大；管壁厚；安装了瞄准具和炮耳。明朝军器局和兵仗局在组织火器研制人员吸收佛郎机长处的同时，又作了许多改进，制成各种适用的佛郎机。如郑若曾说“中国之人更运巧思而变化之。扩而大之……者乃大佛郎机也；约而精之为铅锡铳，铅锡铳者乃小佛郎机也。”此说基本上概括了军器局和兵仗局所仿制的大中小各型佛郎机，大者成为各种火炮，小者成为单兵用枪。明军以这些佛郎机为基础，创建了新型的水兵营和由车炮营，骑兵营、步兵营，辎重营组成的合成军，并建立了长城的火炮防御体系。
佛郎机原为十五世纪到十六世纪葡萄牙和西班牙等国开展海上探险活动时，海船上装备的后膛火炮之一。其传入中国的时间历来有许多不同的说法，多数史学家认为佛郎机铳于明武宗正德十二年(1517)九月底为明朝官方所制，而对其的仿制则始于嘉靖三年(1524)。但根据平定宁王朱宸濠叛乱后的案问史料《刑部问宁王案》的纪录，朱宸濠早已于正德十二年三月于广州购得佛郎机铳并开始于南昌府邸私造，以备军事活动所需。海外贸易是明政府获得佛朗机的重要渠道。可见佛郎机铳之来华，应较葡使来华更早。而中国士人之广知佛郎机铳，也与平濠役有关。正德十四年(1519)六月十四日，朱宸濠起兵，当时曾经试用佛郎机铳的林俊(1452-1527)，可能碍于《大明律》对于私造军器的规定，立刻连夜铸造锡制佛郎机铳模型，并派遣家仆携带此一模型往南赣巡抚王守仁(1472-1529)驻地，以供其依式改铸铜铁佛郎机铳使用。为表彰林俊的义行，王守仁于此役后，命费宏(1468-1535)、唐龙(1477-1546)与门生邹守益(1491-1562)等，一同赋诗称颂林俊赠铳义行，使得士人广知此一西来火炮及其效能。同时，平叛相关人物中，唐龙、萧淮及举荐王守仁的王琼(1459-1532)等，均与嘉靖初期推展使用佛郎机铳有关。
嘉靖二年(1523)军器局先行仿造大样佛郎机铜铳，并发给各边试用。嘉靖三年(1524)四月，负责南京守备的魏国公徐鹏举又上疏建议仿制，又经已任广东按察使的汪鋐奏请，兵部认为佛郎机铳是船用火器，所以下令由操江衙门负责仿造葡船，南京兵仗局负责仿造佛郎机铳，并由曾经策反船工和仿造葡铳的何儒來主导仿造的工作。实际共制造铜佛郎机铳六门和葡船一艘，交给新江口的官军试用。次年，又追加至七十四门佛郎机铳和四艘葡船。
佛郎机用于防御北方少数民族的攻击，始于嘉靖七年(1528)，陕西三边总督王琼请求拨发佛郎机铳。朝廷即拨下四千门小样佛郎机铳至各营城堡备敌。嘉靖八年(1529)，已升任都御史的汪鋐又上奏“广东佛郎机铳致远克敌，屢奏其功，请如式制造”，兵部又下令造三百门，分发各边。随着汪鋐仕途的升迁，佛郎机铳在嘉靖初期防御北方少数民族的侵略所扮演的角色也日益重要。
明末清初，东西方文化相互交流融合，碰撞出许多新的火花。耶稣会士的到来，除传播宗教之外，也开启了东西火器交流的全新局面。近代西洋火器在中国大陆备受关注不仅是因为这些火器作为一种全新武器的技术性和攻击性，更因为这是一种从本质上与传统封建文化大相径庭的先进科学技术文化的萌芽。随着满汉冲突以及晚明民变的愈演愈烈，在这个过程中由西方传入的红夷大炮不断被仿铸和生产，成为各个政权更替和加强统治的核心军备竞赛要素之一。与炮学有关的知识技术，打开了中国传统文化向西方海洋文化学习的全新局面。该火器的技术性能远超出中国的传统火炮，在那时的国内外战争中得到了大规模的运用，其中，装备的数量、在攻坚中的被重视程度以及火器实际操作技术，对于战争的胜负起到重要影响。
明万历以前，相关统治者还能注重火器的仿制工作，相关部门也积极通过传统火器的创新来研究新式火器。但万历以后，火器的发展几乎处于停滞状态，品种单一。这种状态一直持续到万历末年，西方红夷大炮的传入，才使得明火器技术的革新步入新的台阶。徐光启发现贮藏在仓库的各种火炮除鸟铳之外，在实际演练的时候，发生炸裂的情况很多，性能极差，导致士兵们均不敢使用。但当时政治腐败、国库空虚，加上反对派的保守，致使徐永光决定利用私人捐助到澳门购买西式火器。
万历四十六年(1620)十月间，士大夫徐光启致函李之藻，请求其与杨廷筠共同商议捐献款物以购炮一事，并派遣李之藻的门生张焘、孙学诗前往澳门处理购炮事宜。在时任广东按察使吴中伟的热心帮助下，他们得以顺利进入澳门地区。居住在澳门的耶稣会士听说明朝派来的官员打算利用私人资助购买西式火炮一事十分高兴并慷慨解囊，购置四门大炮并由葡萄牙籍炮手将其运到广州。而此时，朝中反对派大骂这些东西又大又笨重，实在华而不实，如此迂腐保守，张焘等人只好让葡萄牙人返回澳门，自己亲自出资准备船只运到广信，搁置待命。
天启元年（1621)，北方军队进攻明军的态势更为猛烈，辽沈战败，两城相继失守。军队粮饷匮乏，火器也大多被敌人缴获，形势已经相当严峻，朝中大臣开始意识到先进装备的重要性，开始重视西式火器的仿制工作。明朝廷任命李之藻担任光禄寺少卿兼任工部郎中，由他协助此次契机中得以复职之后的徐光启仿制西式火器。李之藻指出，现在的西洋火炮虽然攻无不摧，威力极大，但是曾经被仿制出来的结果是质地与性能皆不合格，仿制者未曾完全掌握其制造工艺之精华。因此他主张直接从澳门购买火炮并招聘专业的制造技师。“风闻在澳夷商，遥荷天恩，一向皆有感激图报之念，亦且识臣姓名，但以朝廷之命临之，俱可招徕，抚辑而用也。”于是徐光启向朝廷奏请从澳门以及闽广地区招募技师和工匠进京，以优厚的待遇聘请他们为朝廷铸炮，他还请求将此前搁置在广信的四门大炮运回北京，并招募在铸炮方面有专长的西方耶稣会士毕方济和阳玛诺来京。这些主张都得到了明熹宗的支持。同年年底，当时搁置在广信的大炮得以运回京城，经过试射，发挥了极大的威力，超越了明军以往所有的旧式火炮，甚至包括佛郎机。在此基础上，明政府又再次派张焘、孙学诗二人前往澳门继续处理购炮事宜。
天启三年(1623)，明政府派张熹在澳门新购置了22门大炮，并招募了1个翻译和23名葡萄牙籍炮手进京协助练兵铸炮。朝中大臣纷纷上书提议，并都得到了朝廷的准许：兵部尚书董汉儒请求派人学习与火器有关的技术知识；御史彭鲲化提议在关外放置在关外。到天启年间，明政府已经先后从澳门购置了合计三十门大炮，山海关处放置11门，京城留18门防守，剩余1门在郊外试射时被炸毁，从整体来说，这些大炮的引进使明军整体作战能力得到了提升。
天启六年，抗清名将袁崇焕负责带去两门火炮镇守宁远。努尔哈赤率部队围攻宁远城，但当时宁远城在火炮的防守下滴水不漏，使得满军溃败而退。此次宁远大捷是明军在对抗后金作战中取得的一次重大胜利，不仅打击了对手的士气，更使得后金统治者夺取全辽、直逼关门的计划落空。因目睹西洋大炮发挥出的巨大威力，明朝廷更加注重赴澳门购买火炮、仿制以及训练炮手等工作，下令工部竭尽全力多加仿制，以供战场上防守所用。明政府还册封战场上威力最大的一门炮为“安国全军平辽靖虏大将军”，获此殊荣的火炮就是徐光启等人初次从澳门购回的四门炮之一。
崇祯二年，徐光启在呈给崇祯皇帝的奏折中，申请再次赴澳购买火炮，招募炮手。朝廷采纳徐光启的提议，派时任两广总督的王尊德赴澳门购炮以及招募炮手。澳门葡萄牙籍商人当即捐献出十门大炮、若干火绳枪以示对明朝廷的支持。耶稣会劝善掌教陆若汉、葡军统领公沙的西劳统率招募而来的翻译、炮手等众人从广州出发，途径涿州。适逢后金出兵攻打京畿，于是他们协助当地军官防守涿州城，后金军队皆不敢轻易进攻，都是因为害怕火铳的威力。第二年正月，陆若汉一行见局势缓和，后金不敢再轻易攻城，遂留下4门大炮以供防守之用，携带剩下6门大炮和两副大炮车架返京献崇祯皇帝。崇祯见状大喜，派总督李守筠以及其他大臣将大炮置于京城要害之处，并挑选将士熟悉如何点火、发射大炮。数日之后，在葡萄牙炮手的训练下，200余名军炮手出师。恰逢边关告急，徐光启授意西劳和陆若汉向朝廷禀明留在朝廷报答知遇之恩的决心，并同时请求留下葡萄牙人继续训练更多明军铸造和使用大炮以保护京城。徐光启认为，如若能同时派人往澳门招募更多自带兵器的炮手，作为出战先锋以壮明军声威，再加上有一批西式铳炮即将自广东运至，不许多少时日便可以廓清畿甸。朝廷不仅准许了此事，还派遣中书姜云龙随徐光启往澳门操办此事。抵达澳门后，陆若汉等人招募技艺精湛的炮手以及随从三百余人，募得军饷四万余两。
崇祯四年三月，陆若汉等一行人回京复命，随后被徐光启安排到山东登州，帮助登莱巡抚孙元化铸造大炮，操练新兵，陆若汉抵达登州的时候，公沙的西劳等人已经在此铸造火炮和训练炮手。六月，数名葡籍炮手以及工匠护送另外一批大炮到达登州，促使登州成为当时全国闻名的西式火器制造中心。
但是，明朝军的先进的火器装备却在一场兵变中迅速被后金所占有。此次兵变发生在崇祯四年八月的辽东大凌河。战事发生时，孙元化派遣手下孔有德、耿仲明率兵前去支援，但部队行至河北吴桥的时候却因军队粮饷缺乏，从而引发哗变。叛军携带红夷大炮二十余，大将军炮三百余，另有数斤弹药装备，更为严重的是，哗变士兵大都受过葡籍炮手的技术培训，深谙如何操练大炮以及瞄准射击，在山东造成了十分严重的后果。次年，明军组织大规模攻城，随后，登州被收回。
在此次攻城战役中，负责教习火炮技术的葡萄牙炮手也有12人捐躯，15人身受重伤。孔有德在平叛中俘获七千余士兵、三千余马匹、十万两饷银、红夷大炮以及其他西式火器无数。此后的数个月内，叛军与明军在登莱一带交战数次，双方都以红夷大炮作为主要武器，出现了“炮矢如雨”的局面，这在中国历史上尚属前所未有。
天聪七年（1633），孔有德、耿仲明率部队一万三千余人欲归顺皇太极。他们在降书中写道：“本帅现有甲兵数万，轻舟百余，火炮火器俱全。有此武器更与明汗同心合力，水陆并进，势如破竹，天下有谁敢与汗为敌乎？”皇太极对此十分重视，特出城郊十里欢迎孔有德的归顺。于是，后金政府不仅收获了大量的火炮，还招降了这一批懂得火炮技术的人，这就有利于后金顺利仿制出自己的红夷大炮。到1639年（明崇祯十二年，清崇德四年），包括从敌军手上缴获的和后来自己仿制的，清军已拥有红夷大炮一共六十门。皇太极对装备了火炮的军队进行改编，历史上的天聪八年五月，皇太极将旧汉将孔有德的部队改为天佑兵，总兵尚可喜部队改编为天助兵，并在此基础上又将他们扩编为汉军八旗，这支新铳部队在后来的数次战争中均发挥了不可小觑的作用。
明朝覆亡之后，少数几个残存的南明政权仍旧在继续寻求西方的火器支持。1645年间，福王政府和唐王政府都曾派出耶稣会士毕方济出使澳门，以寻求支援，但这两个政权在还没等到来自澳门的支援就已灭亡，因此毕方济携带葡萄牙人所捐助的火炮和300名士兵转投到了另一南明政权桂王政府的麾下。1648年，澳门当局再次向桂王政府赠送了百支火枪，以协助他们反清复明。
明末时期明廷所招募的葡籍火器技师,对明清战争意义重大。从军事意义上看，在河北吴桥发生的兵变使得清军迅速扭转了形势，绝大部分是因为孔有德、耿仲明部队装备了当时最为厉害的红夷大炮等西式火炮，并且部队中的大多士兵均接受过葡籍炮手的训练，他们带着武器和技术归顺了清军，不仅大大提高了清军的军事力量，也使得与铸炮、使用相关的技术传入后金。这就使得明军在火器上独占鳌头的优势不再，促使清军也走上由传统武器向近代化军事的转型之路。李之藻曾指出：“致铳尚易，募人实难。”一针见血地指出招募一批掌握西式火器技术的火铳师的重要性和难度。
崇祯元年，澳门议事会的代表赴广东与当地官员协商西方耶稣会士与西洋铳入京一事。耶稣会士陆若汉就是其中的主要传教士之一，由他负责“管束训迪前项员役。”据澳门议事会理事官委黎多记载,进京的队伍中包括四名火铳师、两名副火铳师、四名通官、十五名通事、三名傔伴，他们一共携带了三门大铜铳、七门大铁铳以及三十支鹰嘴铳。
因为西洋火器在日本与欧人交流过程中有着重要影响，同时，陆若汉在内的人深知当权者重视新式武器的心理，于是率领军队北上助阵，跟随部队四处巡防；该队伍中还包括天主教巡按使班安德、两位华籍修士在内。基于耶稣会士对澳门的相关事宜的了解，澳门议事会将权力赋予队伍中的两位耶稣会士，希望他们所代表的教会能够参与其中。根据稣会士曾德昭的记载，这支队伍由四百人统一编成，其中有两百名优秀士兵，部分优秀的炮手，他们当中有的是出生于葡萄牙或者澳门的葡人，大部分是出生于澳门的中国人。皇帝花钱给每位士兵配备了一名仆役，并有先进的武器装备以及军服，扣除所有这些用处，他们的军饷还有充足的剩余。这支部队率领从澳门出发，雄赳赳气昂昂地抵达广州并声势浩大的使用滑膛枪作为鸣枪礼。他们乘船沿江而上，穿越广东、江西，沿途获得了当地官员提供的最好待遇。
在队伍行进过程中，陆若汉得知天主教徒韩云正担任徐州知州,便派孙学诗和徐西满前去向韩云筹募经费。对于西人、西铳的到来,韩云积极出资鼎力相助，还致函至某提刑按察对于如何退敌陈述己见，他建议抽调部队沿途护送火铳师，并引进更多的西式火炮。他认为“今安顿说明之人,尚有未全,是有器与无器同,似应请乞宪台,特赐未雨绸缪之策”，欲保全京师，当从西方引进更多的近代火炮。“西洋火器,虽则进京,尚可讲求,若得另备十数门于我要地,即山作台,因水为营,精兵三千以羽翼之,何忧战守哉?”铳架、火药和铁弹三者如果备齐了，再加上三百辆战车，三千精兵，那么部队必将所向披靡，战无不胜，即使缺少了其中之一都不能达到最好的效果。
崇祯二年十月，陆若汉等人率士兵实行演练，大铳发出的声音犹如轰雷般，足以使敌人闻声丧胆。后金部队畏于这只火炮的强大威力，不得不撤退，从而使得明军获得一个喘息之机。吴桥兵变后清军虏获了明军大量的火炮，因此徐光启提出只能用西方科学技术，在城中内外各处放置大铳，才有取胜的可能。
崇祯三年（1630）五月,在西式火炮的帮助下，明军一举收复了滦州。不久,孙元化率领的部队又收复了遵化、永平、迁安三城。明军连连取胜，斗志昂扬，迫使清军撤出关外将进攻重点开始转向了东江，于是孙元化抽调军队保卫皮岛，其中包括澳门铳师在内。崇祯四年（1631）六月,张焘率军队在东江一带大败清军，取得皮岛之战的胜利，使得后金放弃了一座他们占领了六个月的城池。朝廷得知该战大获全胜，并且得知七八名葡萄牙的士兵可以成功阻击一群敌人的进攻时，普天同庆的同时皇帝也高度赞扬并奖赏了葡萄牙的士兵的勇猛，并因此鼓舞了明军，增强了军队必胜的信心。何大化记载皮岛之役的胜利时，高度肯定了葡萄牙的统领和铳师：中国军队联合葡人在战场上奋勇抗敌，骁勇善战，成功抵御了后金的侵略，首先都该归功于葡国的统领和铳师。
崇祯四年（1631）九月爆发吴桥兵变，十二月,孔有德率叛军攻抵登州城外。崇祯五年（1632）正月,形势已经相当紧迫，公沙等葡兵的帮助下，孙元化率登州士兵，对叛军实行严厉回击，但仍没能挽回局势。包括张焘在内的辽兵一半多投降叛军，登州城内还有耿仲明等在内的辽人内应。统领公沙的西劳在城楼上向敌人投掷装满火药的铁锅，勇猛无比，击退了敌军的数波进攻，但他不幸中箭，在次日不治身亡，另外还有数十名葡兵在这场战役中为明捐躯。没有了这些以一当十的葡兵，城内潜伏的叛军大开城门，成功接应了城外的叛军部队并大肆屠杀。这场战役，明军损失惨重，不仅失去了公沙等在内的多名葡兵，还失去了一大批先进的西式火器。陆若汉等人趁乱翻越城墙历经坎坷才最终回到京城。
三个月后，明朝廷加封阵亡的统领公沙为参将，副统领以及铳师、傔伴都获得了相应的赠礼，其余的人由陆若汉护送其回到澳门。自崇祯三年正月初来华抵达北京城，直至崇祯五年正月这场惊心动魄的登州保卫战,这些自澳门招募而来的葡萄牙火铳师为明朝效力整整两年的时间。
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