蒙古人強大起來后，十分重視拋石機的使用,。為適應(yīng)對內(nèi)對外戰(zhàn)爭的需要,，自鐵木真崛起后，便不斷采取措施,，促進拋石機的改進和發(fā)展,。其一是組建砲手軍，其二是建立職掌拋石機制造和使用的專門機構(gòu),，其三是鼓勵官員和能工巧匠對拋石機進行改進,。這三條措施的實行，使元代的拋石機得到了長足的發(fā)展,，尤其是在建元滅宋的戰(zhàn)爭中,，拋石機的制造和使用達到了高潮。

一,、創(chuàng)建砲手軍

砲手軍是在蒙古人起兵后不久開始創(chuàng)建的，他們視需要分別隸屬于各路大軍中,。負責組建砲手軍的將領(lǐng),，大多系由鐵木真在作戰(zhàn)過程中選定。太宗,、憲宗和世祖繼續(xù)執(zhí)行鐵木真的政策,，使砲手軍的將領(lǐng)世代相沿相襲，砲手軍的規(guī)模不斷得到擴充和壯大,。

鐵木真選定的第一個砲手軍將領(lǐng)是蒙古人唵木海,。鐵木真在聽到唵木海關(guān)于“攻城以砲石為先，力重而能及遠”的議論后,，即命其為砲手,，并于太祖九年（1214年）太師國王木華黎統(tǒng)兵南下時，委任其為隨路砲手達魯花赤,，即砲手總管,。之后,，“唵木海選五百余人教習之，后定諸國,，多賴其力”,，是為元砲手之初創(chuàng)。

憲宗二年（1252年）,，唵木海升都元帥,，次年死，其子忒木臺兒因從戰(zhàn)有功,，襲任砲手總管,。元至元四年（1276年），忒木臺兒之子忽都答兒又升為砲手萬戶,，一門三代都任職于砲手軍,。

也是在太祖九年，鐵木真親統(tǒng)大軍至古北口（今屬北京）,，燕人薛塔刺海率300人歸附,，被委任為砲水手元帥，后又因善用砲而升為砲水手軍民諸色人匠都元帥,。蒙古軍兩征時,，他“從征回回、河西,、欽察,、畏吾兒、康里,、乃蠻,、阿魯虎、忽韁,、帖里麻,、賽蘭諸國，俱以砲立功”,。太宗四年（1232年）,，塔刺海死，其子奪失刺襲其職,。奪失刺死后,，奪失剌之弟軍勝襲職。中統(tǒng)三年（1262年）),，軍勝率砲手軍平定濟南李璮叛軍,。蒙古至元五年，軍勝率砲手軍從攻襄陽，于三月死,，軍勝子四家奴于至元八年襲職,，又于至元二十二年改為砲手萬戶。這是一個砲手軍世家,。

二、砲手軍的發(fā)展

太祖六年,，昌平人張拔都率部歸附鐵木真,，隨近臣漢都虎西征。當年,，漢都虎升任砲手諸色軍民人匠都元帥。漢都虎死后無子,，由張拔都代任其職,。

鐵木真在用兵中原后，也常選募善用砲者編為砲手軍,。冀州人賈塔渾即因此而被籍為兵,，不久被委為四路總押，統(tǒng)率砲手軍,。太祖十六年（1221年)）,，賈塔刺渾死，其子抄兒赤襲職,。抄兒赤死后,，赤子冀驢襲職。冀驢死后,，驢之弟六十八襲職,，于蒙古至元五年（1268年）率砲手軍從攻襄陽、樊城,，又于至元二十年升任砲手軍匠萬戶府,，地位超過其祖。

太祖十八年七月,，清州人張榮因隨鐵木真征西域有功,，升砲手元帥。太宗二年（1230年)）,，張榮死,、榮子奴婢襲職。世祖中統(tǒng)三年（1262年）,，奴婢死,，婢子君佐襲職，于至元五年,，從都元帥阿術(shù)率砲手軍攻襄陽,、樊城,，三代多次建功。

《元史?兵志》太宗七年的記載中,，對元砲手軍的創(chuàng)建和發(fā)展作了概括,，指出蒙古人的隨路砲手軍，“始太祖,、太宗征討之際,，于隨路取發(fā)，并攻破州縣,，招收鐵,、木、金,、火等人匠充砲手”,。在邊征戰(zhàn)邊擴編的情況下，于憲宗二年（1252年）,，“具作砲手附籍”,，編制成軍。之后,，又在攻襄陽,、樊城，滅南宋之戰(zhàn)中,，屢建戰(zhàn)功,，成為元軍進行重大作戰(zhàn)的主力部隊，也是宋元時期編制最完備,、規(guī)模最大的砲手軍,。

三,、砲手萬戶府的創(chuàng)建

砲手軍是蒙古軍的一個技術(shù)兵種,，分編于各路大軍中，由善于造砲用砲的工匠擔任統(tǒng)率官,。初建時,，造砲工匠和操射的砲手都編制其中。在戰(zhàn)爭過程中,，它不斷擴展,，規(guī)模越來越大，組織機構(gòu)和編制的調(diào)整便逐漸開始進行,。

元至元八年,，忽必烈建立元朝伊始，便派使臣赴西域，向親王八哥征集砲匠,，著名的回回人砲匠阿老瓦丁和亦思馬因調(diào)至京師,，并讓他們試造5門新砲，立于京城5門之前,，性能甚佳,，朝廷給予厚賞。

至元十年,，又下令將他們二人所造的新砲送往前線,，幫助攻占了襄陽和樊城，“襄陽砲”隨之名噪當時并流傳后世,。

元至元十一年,，朝廷建制砲手總管府，亦思馬因任回回砲手總管,。同年,，亦思馬因病逝，其子布伯襲職,。元軍渡江時，阿老瓦丁和布伯隨軍作戰(zhàn),、新砲在取潭州（今湖南長沙）,、破靜江（今廣西桂林）等作戰(zhàn)中，發(fā)揮了重要作用,。元至元十三年,，已故砲手總管唵木海都元帥之孫忽都答兒升任砲手總管。次年,，又升為砲手萬戶,，加昭勇將軍。元至元十六年,，南宋剛亡,，元廷即下令：

兩淮回回砲新附軍匠六百，及蒙古,、回回,、漢人新附人能造砲者，俱至京師,。

此舉既充實了砲手總管府,，又加強了對各地砲手軍的控制和管理。元至元十七年十月,，元廷“發(fā)砲卒千人入甘州（今甘肅張掖）,，備戰(zhàn)守”。砲手軍開始執(zhí)行保衛(wèi)邊遠地區(qū)安全的軍務(wù)。

元至元十八年,，元廷將砲手總管府升格為都元帥府，布伯任回回砲手都元帥,，又于次年升任軍匠萬戶府萬戶,，將砲手都元帥府改為回回砲手軍匠上萬戶府。元至元二十年,，賈塔刺渾之孫六十八,，也升任砲手軍匠萬戶府。元至元二十二年,，元廷又將砲手元帥府改為砲手萬戶府,，將砲手都元帥府改為回回砲手軍匠上萬戶府。阿老瓦丁任回回砲手軍匠上萬戶府副萬戶,。薛塔剌海之孫四家奴,，也在當年改授為砲手萬戶府萬戶。

這種建制上的改變,，說明元廷已將總管造砲和用砲的砲手都元帥府,，劃為分管砲手軍的砲手萬戶府，以及分管砲手軍匠的回回砲手軍匠上萬戶府,，加強對用砲和造砲的指揮和管理,。同時，從名稱上看,，回回砲手軍匠上萬戶府的造砲重點,，已經(jīng)轉(zhuǎn)移至“回回砲””（即襄陽砲）方面，其機構(gòu)的編制級別和最高官員的地位,，似乎都要高于砲手軍萬戶府,。

四,、襄陽砲的創(chuàng)制

元至元九年十ー月,，元軍圍攻襄陽、樊城已經(jīng)5年,，因其城高溝深,，墻堅壁固而久攻不下，于是采納參知政事阿里海牙的建議,，使用阿老瓦丁和亦思馬因設(shè)計的能拋射150斤石彈的新砲,，因其設(shè)計者都是回回人，故史家稱之為“回回砲”,。

襄陽砲比宋代拋石機威力大的原因有二：

其一,，拋射的石彈大,，重達150斤，擊硬力較強,，宋砲的石彈不超過90斤,，擊硬力較弱。

其二,，砲梢受力的方式有改進,。宋砲都是利用人力突然拉動砲梢，把放在砲梢尾端甩兜中的巨石或火毬拋射至敵方,，產(chǎn)生擊殺和焚燒作用,，每門砲需40-250人拉動，才能將90斤重的石彈拋射出去,，使用時多有不便,。襄陽砲則把用人力拉動的宋砲，改為重力下墜式拋射巨石的重砲,。

馮家昇先生在《火藥的發(fā)明與西傳》中,，對襄陽的構(gòu)造作了復(fù)原，繪制了復(fù)原圖：砲架由大木制成虎蹲式,，砲梢的頭部懸掛一塊巨右或鐵塊,，尾端甩兜中放置一個被拋射的石彈，前者約為后者重量的好幾倍,。

平時，砲梢的尾部用巨鉤鉤于砲架上,。拋射時,，將鐵鉤突然松開,，懸于砲梢頭部的巨石或巨鐵,，因受重力的作用而驟然下墜，使砲梢繞軸急速翻轉(zhuǎn),，尾端甩兜中的石彈,，因受離心力的作用而被拋射。由于襄陽砲是用巨石或巨鐵塊下墜所產(chǎn)生的機械力拋射的,，其瞬時性,、方向性、突發(fā)性都較宋砲為佳,，因而拋射的距離遠,，摧毀力大，故能將久攻不下的襄陽城突破,。