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火炮作坊失败了几次，最后在汤若望的指导下，花了半个月时间摸索出了铁坯造铜炮技术。这种方法造出的铜炮炮身上没有蜂窝气孔，质量要远远好于泥坯铸造的铜炮，不但提高了铸炮的成功率，而且降低了成品炮的炸镗的概率。而且用铁坯铸炮铁坯可以重复使用，省却了铸模时间，铸炮速度大大加快了，三天就能铸造一门铜炮。
几天后，汤若望又让匠人们铸造铁芯铜体大炮，也获得成功。朱慈烺派人试用，发现射程大增，这种新式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。同时熟铁熔点较高耐磨性较好，因此这种技术提高了火炮的寿命。而且铁芯铜体炮节约了用铜，还降低了铸炮成本。
朱慈烺比较满意，便让汤若望主持制造各种专业的火炮，比如轻型野战火炮。朱慈烺设计了一种84毫米口径的六磅炮，这是一种炮身长两米的前膛炮。
朱慈烺设计这种火炮的原因，是大明以后面对的战斗大多数都是和步兵骑兵混合的敌人进行野战。无论是满清八旗还是李自成的流贼都擅长野战，较少在坚城中死守。大明原来能够摧毁敌人要塞的红衣大炮已经很厉害，还需要能够配合步枪兵野战的轻型火炮，六磅炮就比较适合了。六七百斤的火炮可以用马车拖拉，运输也比较方便。
汤若望带人研发成功后，使用时这种火炮的直射距离达到400米，最大抛射射程3200米，标准炮重900斤，使用铁芯铜体技术铸炮，炮重下降了三分之一。
然后，朱慈烺提了很多想法，让汤若望画设计图，很快就变成了现实，又监造了两种当时先进的武器，叫新型子母炮，改进自明朝的佛朗机炮，八天即造成，炮长二尺一寸，重约三百斤，便于携带。铸造炮弹外形如瓜状，每枚重20到30斤，内装“子炮弹”，此炮发射时，子在母腹，母送子出，从天而降，片片碎裂，锐不可当。
刚开始子母炮的尾部装有木柄，柄的后部向下弯曲，并以铁索联于炮架。此炮装备在四足木架上，足上安有铁轮，可推可挽。使用时将子炮放入母炮后腹开口处，用铁闩固定，然后点燃子炮，弹头从母炮口飞出。上述两种子母炮，起初使用实心弹丸和小弹子，朱慈烺不满意，改用爆炸弹，命中率高，杀伤力大。
相比较而言，手榴弹的制造，就比较容易一些，明末杰出的火器研制家薄玉，这时也被朱慈烺找到了，应聘到大明的火炮厂，他对地雷的研究可谓学问精深。在薄玉的带领下，手榴弹几天就被他和火药师们搞了出来，完成了拉火的测试。
手榴弹的样式上朱慈烺还是选择了标准的木柄铁头型，木柄中装置拉火和引线，前端铁壳中装置标准配比的颗粒火药。雷头的铁壳是模具制造的，上面有格文，这种设计确保了该薄的地方薄该厚的地方厚，用以保证爆炸后的弹片可以起到有效杀伤。
整个手榴弹朱慈烺拿起来掂量了一下，也就半斤多一点的重量。他派人试用，薄玉亲自拉了铉，将手雷丢出去六七秒就爆炸了，试验用的木人顷刻间就被掀翻在地，改良黑火药后，有的木人还被炸断了手臂。
有汤若望等洋教士和薄玉等专业人士的帮忙，大明黑火药的改进很顺利。其实黑火药是中国的四大发明之一，北宋初年即公元10世纪后期，中国便开始试制最初的一批火药火器，并在世界范围内最早完成军用火药的定型发明，率先开始了火药在军事领域的应用。但是，火药化军事革命并未因为最早发端于中国而在中国率先完成。中国发明的火药火器14世纪初经阿拉伯人传入欧洲后，便在欧洲播下火种，随着欧洲近代自然科学和工程技术的飞速发展，一系列新的性能更好、杀伤威力更大的火药化兵器被研制出来，领先于大明朝了。
朱慈烺发现，虽然明代各代火器有所发展，但是这种工场手工业始终处在强大的封建生产关系严密包裹当中，全国范围内的小手工业生产方式很难转化为大工场手工业。明朝嘉靖年间，长江下游和东南沿海一些地区出现了资本主义萌芽，手工业规模有较大扩展。但当时的封建统治者为维护自己赖以生存的自给自足的自然经济，动用国家权力推行重税、禁海、垄断矿冶等“重农抑商”的措施，扼制商业和手工业的发展，他意识到，大明要中兴，必须让商业和手工业的资本主义萌芽开花结果。
不过，那是下一阶段的事情，此时他利用这些大明的火器专家，抓紧生产新火器。很多国人受资本论的误导，觉得管理者都是压榨工人的，其实对现代资本主义工厂来说，科学技术是生产力。同样的，管理也是生产力，是与科学技术比翼齐飞的重要生产力，有时甚至更重要，比如大明的科技初期和西方比其实不算落后，是比较先进的，但管理者却贪得无厌，层层压榨匠人，恰恰是管理上太落后，抑制了工匠个人的创新能力和潜能，所以跟西方的技术差距才会越来越大。
朱慈烺给大明火炮厂换了内行的管理者，改变了激励制度后，生产力大大提高，匠人们的积极性大大提高，大明火炮厂源源不断开发出新东西。