之前的“火藥包”威力有限，投擲距離近，使用危險。“猛火油櫃”笨重，程短，且燃料（猛火油）難以獲取。趙桓給新建的“火藥械作”下達的任務是：一、最佳化火藥配方，提高炸威力和穩定；二、研製可投擲或弩的炸彈；三、改進噴武，尋找替代燃料或改進噴方式。
“火藥械作”的負責人，是那兩個投效的落魄道士，一個姓葛，一個姓陶，皆痴迷丹鼎之，對硝、硫、炭的特頗有研究，只是以前多用於追求“長生”或“點石金”，如今被趙桓引上了“殺人放火”的正途，反而如魚得水。他們帶領幾個膽大心細的學徒，在工匠營最偏僻、防護最嚴的一山坳裡，搭建了試驗工棚。
最佳化火藥是基礎。葛、陶二人據趙桓提出的“一硝二磺三木炭”大致比例（趙桓只記得大概），結合自己的經驗，反覆試驗不同純度硝硫、不同種類木炭（柳炭、杉炭等）、不同粒度配比、以及新增微量其他質（如清油、蠟）對燃燒速度、炸威力和防的影響。經歷了數次小規模燃甚至炸塌半個試驗檯的驚險後，終於確定了一種炸威力比原有配方提高約五、且相對穩定、不易的新配方。趙桓將其命名為“震天火藥”。
有了更好的火藥，彈設計為關鍵。首接包裹火藥扔出去，危險且投不遠。趙葛二人趙桓“火箭”（在箭桿綁火藥包）的啟發，嘗試製作“火藥箭”：在特製的加重箭鏃後部，綁縛一個薄鐵皮或紙筒製的、裝有“震天火藥”和鐵蒺藜、碎瓷片的“炸艙”，箭尾預留藥捻。用強弩發，程可達百餘步，落地或撞後炸，可殺傷人員、驚擾馬匹。雖然度和可靠還需打磨，但思路可行。
另一種思路是“投擲霹靂球”。用陶罐或薄鐵殼，裝“震天火藥”和殺傷破片，外留藥捻。由臂力強計程車卒投擲，或用簡易的拋石索（改進自民間工）拋，用於近距離攻堅或防。葛道士甚至異想天開，嘗試製作超大型的“破罐”，用於坑道破或襲擊大型目標，不過那還停留在圖紙和極危險的小規模試驗階段。
至於噴武，“猛火油櫃”的改進遇到了瓶頸——猛火油（石油）難以穩定獲取。趙桓將思路轉向了“毒煙”和“縱火” 的結合。他指示“火藥械作”試驗在火藥中混砒霜、豆、狼毒等有毒或刺激質的末，製作“毒火球”，炸後不僅能燒傷，還能釋放毒煙，擾敵軍。同時，嘗試用更容易獲取的松脂、瀝青、硫磺等易燃混合，製作燃燒黏著更強的“縱火罐”，用於攻擊敵軍糧草、營帳或木質工事。
這些火藥武的試驗，充滿了危險與不確定，炸聲和火不時從那個偏僻的山坳傳出，讓工匠營的其他匠人心驚跳。但趙桓給予了葛、陶二人最大的信任和支援，要人給人，要給，只要求“安全第一，循序漸進”。他知道，這些“邪門”的武，一旦，將在未來的戰場上，起到扭轉戰局的奇效。
除了遠端和火藥，趙桓也沒有忽視近戰與防護的改良。
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