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永定工业园区的化工厂建成投产后，各种制造三酸两碱的原材料源源不断的运往化工厂，三酸两碱实现工业化生产。
天然碱、硝石、绿矾、黄铁矿等原材料通过中华商行的网络，在临近北直隶的地区进行大量采购，并运往化工厂。
河南被称为天然碱之都，天然碱储量丰富。硝石分布于新疆、山东、山西和四川等地，主要产地为新疆。绿矾分布于山东、湖南、陕西、甘肃、新疆、安徽、浙江、河南、四川等地。
黄铁矿是自然界常见的金属矿物，也是地壳中分布最广的硫化物。分布于山东、湖南、陕西、甘肃、新疆、安徽、浙江、河南、四川等地。
门头沟和昌平地区的煤、石灰石、铁、铜、硅石、石灰岩等矿产经过初加工后，源源不断的运往工业园区各工厂。
硅石是脉石英、石英岩、石英砂岩的总称。主要用于冶金工业用的酸性耐火砖。建材工业上用于玻璃、陶瓷、硅酸盐水泥等。
化学工业上用于制备硅化合物和硅酸盐，也可作硫酸塔的填充物。
有强大生产力的化工厂为基础，安全无烟火药、黄色火药、雷酸汞陆续研制成功，并开始进行实验生产。
军工研究部研制的燧发米涅火枪、迫击炮、木柄手榴弹取得成功。
朱由校收到消息，立即来到香山书院。朱由校仔细研究了燧发米涅火枪、迫击炮、木柄手榴弹，外观各方面符合设计要求。
卧佛寺北侧近两万亩土地被军工研究部租用，设置为全封闭的武器试验场，列为军事禁区，禁止任何闲杂人等进入。
样枪、样炮经过几天连续不断的射击，燧发米涅火枪可以连续射击两个小时，不影响火药进入枪管的稳定。两个小时后，枪管发烫，火药倒入枪管就容易被点燃，需要冷却后才能继续装药射击。
迫击炮可连续发射一个小时，近240发炮弹。但炮管同样会发烫，需要冷却后才能继续发射。
样枪连续射击发子弹，枪管未有任何损伤。样炮连续射击2000发炮弹，炮管未有任何损伤。
因为安全无烟火药、黄色火药、雷酸汞的研制成功，朱由校已经不满足装备老式的燧发米涅火枪、迫击炮和木柄手榴弹。
燧发米涅火枪和迫击炮均不具备全天候作战的功能，遇到下雨天，药池内的火药会被雨水打湿，影响枪炮的打火发射。
虽然可以通过加装牛皮套，把整个击发组件套上，在药池以及接缝的地方涂抹蜂蜡，或者设计防水装置，但也没办法彻底解决防水问题。
军工研究部通过研制燧发米涅火枪、迫击炮和木柄手榴弹，积累了宝贵的经验，特别是枪炮管的制作工艺，非常成熟，已经达到步枪时代的水平。
朱由校决定直接开启步枪时代。
历史上，步枪的发展经过火绳枪、燧发枪、火帽枪、前装枪、后装枪、线膛枪等几个阶段。从自动方式上看，又经历了手动单发、半自动单发、既能半自动单发又能进行点射和全自动射击三个过程。
火帽枪采用撞击发火，使用火帽击发装置更换燧石打火装置，枪膛密封更好，威力射程大大增加。火帽枪算是火枪与步枪的中间产物。火帽枪与燧发枪比较，装弹速度、射击速度差距不明显。
火帽能在很小外力作用下发火引燃整个发火系统，它体积小，灵敏度高。火帽与定装弹结合，让点火装置、发射药、弹丸一体化，再改进枪支结构，最终可制作出划时代的产品栓动步枪，开启步枪时代。
1841年发明的德莱赛m1841步枪，成为世界上第一支被广泛采用的军用后膛装填步枪，这支枪在步枪发展史上起着举足轻重的作用。
德莱赛针发枪集合了后装、线膛、定装弹药、针刺击发、旋转后拉的所有功能。标志性的旋转后拉枪机，成为栓动步枪的鼻祖。
普奥战争中，普鲁士军队依靠m1841针发枪子弹后装的优势，获得了战争的胜利。使用前装枪的部队被使用后装枪的部队几次大败之后，欧洲各国纷纷开始研制和装备后装枪。
1867年，德国人毛瑟兄弟以法国的夏塞波后装枪为基础，发明了毛瑟71式步枪。毛瑟71式步枪是一种单发步枪，具备有螺旋形膛线。采用定装黑火药金属壳枪弹，弹头为被甲式，提高了弹头强度。
毛瑟枪由射手操纵枪机柄，就可实现开锁、退壳、装弹和闭锁过程。为了提高武器射速，毛瑟71式步枪改进型71\/84式步枪，安装了可容8发子弹的弹仓，实现一次装弹、多次射击。
缩小枪械的口径，提高弹头的初速、射击精度、射程和杀伤力。毛瑟枪完成了从古代火枪到现代步枪的发展演变过程，成为现代步枪的先驱。
1898年，毛瑟g98式步枪问世。八国联军侵华战争中，毛瑟g98式步枪第一次投入实战，直到二战结束前都是德军步兵的制式步枪，服役了半个世纪。
毛瑟g98式步枪射击准确、性能可靠、坚固耐用、制造精良，为毛瑟步枪的改进型号，不仅吸收了早期毛瑟型号上的所有改进，主要特征是固定式双排弹仓和旋转后拉式枪机。
弹仓为双排、固定式，其底板可以拆卸出来。装填时可以从顶部的抛壳口一发一发地装入，也可以通过弹夹一次装填满5发。
每个桥夹装5发弹，足够装满一个弹仓，在机匣后桥上有机器加工出来的桥夹导槽。在装填后，当枪机关闭时，空的桥夹会被自动抛出。
在毛瑟g98式步枪步枪基础上，春田兵工厂研制出m1903春田步枪，春田步枪是一种旋转后拉式枪机步枪，成为美军在20世纪初期列装的制式步枪。
以目前的工业水平研制半自动、全自动枪械暂时有困难，但研制手动单发使用金属壳子弹的后膛栓动步枪基本没有问题。
新式步枪以毛瑟g98式步枪和m1903春田步枪为原型，通过弹夹一次装填满5发尖头子弹，打一枪拉一次枪栓的构造，进行研制。
金属壳子弹可以说是集物理学、化学、材料学、空气动力学以及工艺于一身的产物。它既是文明的产物，同时也是破坏文明的利器。
金属壳子弹由弹壳、火帽、发射药、弹头四部分组成。发射时，击针激发火帽，火帽底火迅速燃烧引燃弹壳内的发射药，发射药产生瞬燃，同时产生高温和高压，将弹头从弹壳内挤出，弹头在发射药产生的高压的推动下，向前移动，受到膛线的挤压，产生旋转，最终被推出弹膛发射出去。
金属壳子弹的弹壳和弹头呈圆柱形，步枪弹头前段呈圆锥形，手枪弹头前段整体为圆柱型。新式子弹的弹头为被甲式，由铜套包着钢芯或铅芯制成，提高了弹头强度。
金属壳子弹的弹壳使用铜材金属制作，铜的优点在于延展性好，有一定的强度。铜质地较软,延展性好,在击发高压高热时可以有少许扩张变形,气密性好,且不会裂开。
铜材金属润滑性优良,抽壳时阻力小,无需润滑,断裂卡壳的几率极低。铜不易生锈,易于保存。铜的好处是加工过程容易成型，弊端则是造价昂贵。
有雷酸汞支撑，研制弹壳火帽、引信火帽、摩擦火帽难度不大。
弹壳火帽是利用击锤撞击装置发火，点燃枪弹和炮弹的发射药。引信火帽在炮弹弹头中使用。摩擦火帽也称拉火火帽，在手榴弹中使用。
金属壳子弹、炮弹的发射药使用无烟火药，炮弹弹头、手榴弹使用黄色火药。使用雷酸汞制作雷管，使用黄色火药制作炸药包。
为了提升发射药的燃烧性能，无烟火药发射药内部制成疏松多孔的结构，可以加快发射药的燃烧速度。