元代“襄阳砲”：元军5年都攻不下的襄阳城，却被它攻破
蒙古人强大起来后，十分重视抛石机的使用。为适应对内对外战争的需要，自铁木真崛起后，便不断采取措施，促进抛石机的改进和发展。其一是组建砲手军，其二是建立职掌抛石机制造和使用的专门机构，其三是鼓励官员和能工巧匠对抛石机进行改进。这三条措施的实行，使元代的抛石机得到了长足的发展，尤其是在建元灭宋的战争中，抛石机的制造和使用达到了高潮。
一、创建砲手军
砲手军是在蒙古人起兵后不久开始创建的，他们视需要分别隶属于各路大军中。负责组建砲手军的将领，大多系由铁木真在作战过程中选定。太宗、宪宗和世祖继续执行铁木真的政策，使砲手军的将领世代相沿相袭，砲手军的规模不断得到扩充和壮大。
铁木真选定的第一个砲手军将领是蒙古人唵木海。铁木真在听到唵木海关于“攻城以砲石为先，力重而能及远”的议论后，即命其为砲手，并于太祖九年（1214年）太师国王木华黎统兵南下时，委任其为随路砲手达鲁花赤，即砲手总管。之后，“唵木海选五百余人教习之，后定诸国，多赖其力”，是为元砲手之初创。
宪宗二年（1252年），唵木海升都元帅，次年死，其子忒木台儿因从战有功，袭任砲手总管。元至元四年（1276年），忒木台儿之子忽都答儿又升为砲手万户，一门三代都任职于砲手军。
也是在太祖九年，铁木真亲统大军至古北口（今属北京），燕人薛塔刺海率300人归附，被委任为砲水手元帅，后又因善用砲而升为砲水手军民诸色人匠都元帅。蒙古军两征时，他“从征回回、河西、钦察、畏吾儿、康里、乃蛮、阿鲁虎、忽缰、帖里麻、赛兰诸国，俱以砲立功”。太宗四年（1232年），塔刺海死，其子夺失刺袭其职。夺失刺死后，夺失剌之弟军胜袭职。中统三年（1262年）)，军胜率砲手军平定济南李璮叛军。蒙古至元五年，军胜率砲手军从攻襄阳，于三月死，军胜子四家奴于至元八年袭职，又于至元二十二年改为砲手万户。这是一个砲手军世家。
二、砲手军的发展
太祖六年，昌平人张拔都率部归附铁木真，随近臣汉都虎西征。当年，汉都虎升任砲手诸色军民人匠都元帅。汉都虎死后无子，由张拔都代任其职。
铁木真在用兵中原后，也常选募善用砲者编为砲手军。冀州人贾塔浑即因此而被籍为兵，不久被委为四路总押，统率砲手军。太祖十六年（1221年)），贾塔刺浑死，其子抄儿赤袭职。抄儿赤死后，赤子冀驴袭职。冀驴死后，驴之弟六十八袭职，于蒙古至元五年（1268年）率砲手军从攻襄阳、樊城，又于至元二十年升任砲手军匠万户府，地位超过其祖。
太祖十八年七月，清州人张荣因随铁木真征西域有功，升砲手元帅。太宗二年（1230年)），张荣死、荣子奴婢袭职。世祖中统三年（1262年），奴婢死，婢子君佐袭职，于至元五年，从都元帅阿术率砲手军攻襄阳、樊城，三代多次建功。
《元史・兵志》太宗七年的记载中，对元砲手军的创建和发展作了概括，指出蒙古人的随路砲手军，“始太祖、太宗征讨之际，于随路取发，并攻破州县，招收铁、木、金、火等人匠充砲手”。在边征战边扩编的情况下，于宪宗二年（1252年），“具作砲手附籍”，编制成军。之后，又在攻襄阳、樊城，灭南宋之战中，屡建战功，成为元军进行重大作战的主力部队，也是宋元时期编制最完备、规模最大的砲手军。
三、砲手万户府的创建
砲手军是蒙古军的一个技术兵种，分编于各路大军中，由善于造砲用砲的工匠担任统率官。初建时，造砲工匠和操射的砲手都编制其中。在战争过程中，它不断扩展，规模越来越大，组织机构和编制的调整便逐渐开始进行。
元至元八年，忽必烈建立元朝伊始，便派使臣赴西域，向亲王八哥征集砲匠，著名的回回人砲匠阿老瓦丁和亦思马因调至京师，并让他们试造5门新砲，立于京城5门之前，性能甚佳，朝廷给予厚赏。
至元十年，又下令将他们二人所造的新砲送往前线，帮助攻占了襄阳和樊城，“襄阳砲”随之名噪当时并流传后世。
元至元十一年，朝廷建制砲手总管府，亦思马因任回回砲手总管。同年，亦思马因病逝，其子布伯袭职。元军渡江时，阿老瓦丁和布伯随军作战、新砲在取潭州（今湖南长沙）、破静江（今广西桂林）等作战中，发挥了重要作用。元至元十三年，已故砲手总管唵木海都元帅之孙忽都答儿升任砲手总管。次年，又升为砲手万户，加昭勇将军。元至元十六年，南宋刚亡，元廷即下令：
两淮回回砲新附军匠六百，及蒙古、回回、汉人新附人能造砲者，俱至京师。
此举既充实了砲手总管府，又加强了对各地砲手军的控制和管理。元至元十七年十月，元廷“发砲卒千人入甘州（今甘肃张掖），备战守”。砲手军开始执行保卫边远地区安全的军务。
元至元十八年，元廷将砲手总管府升格为都元帅府，布伯任回回砲手都元帅，又于次年升任军匠万户府万户，将砲手都元帅府改为回回砲手军匠上万户府。元至元二十年，贾塔刺浑之孙六十八，也升任砲手军匠万户府。元至元二十二年，元廷又将砲手元帅府改为砲手万户府，将砲手都元帅府改为回回砲手军匠上万户府。阿老瓦丁任回回砲手军匠上万户府副万户。薛塔剌海之孙四家奴，也在当年改授为砲手万户府万户。
这种建制上的改变，说明元廷已将总管造砲和用砲的砲手都元帅府，划为分管砲手军的砲手万户府，以及分管砲手军匠的回回砲手军匠上万户府，加强对用砲和造砲的指挥和管理。同时，从名称上看，回回砲手军匠上万户府的造砲重点，已经转移至“回回砲””（即襄阳砲）方面，其机构的编制级别和最高官员的地位，似乎都要高于砲手军万户府。
四、襄阳砲的创制
元至元九年十ー月，元军围攻襄阳、樊城已经5年，因其城高沟深，墙坚壁固而久攻不下，于是采纳参知政事阿里海牙的建议，使用阿老瓦丁和亦思马因设计的能抛射150斤石弹的新砲，因其设计者都是回回人，故史家称之为“回回砲”。
襄阳砲比宋代抛石机威力大的原因有二：
其一，抛射的石弹大，重达150斤，击硬力较强，宋砲的石弹不超过90斤，击硬力较弱。
其二，砲梢受力的方式有改进。宋砲都是利用人力突然拉动砲梢，把放在砲梢尾端甩兜中的巨石或火毬抛射至敌方，产生击杀和焚烧作用，每门砲需40-250人拉动，才能将90斤重的石弹抛射出去，使用时多有不便。襄阳砲则把用人力拉动的宋砲，改为重力下坠式抛射巨石的重砲。
冯家昇先生在《火药的发明与西传》中，对襄阳的构造作了复原，绘制了复原图：砲架由大木制成虎蹲式，砲梢的头部悬挂一块巨右或铁块，尾端甩兜中放置一个被抛射的石弹，前者约为后者重量的好几倍。
平时，砲梢的尾部用巨钩钩于砲架上。抛射时，将铁钩突然松开，悬于砲梢头部的巨石或巨铁，因受重力的作用而骤然下坠，使砲梢绕轴急速翻转，尾端甩兜中的石弹，因受离心力的作用而被抛射。由于襄阳砲是用巨石或巨铁块下坠所产生的机械力抛射的，其瞬时性、方向性、突发性都较宋砲为佳，因而抛射的距离远，摧毁力大，故能将久攻不下的襄阳城突破。