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在戚继光的时代，明朝战车已经发展演变了上百年，因此车辆的制式各不相同。戚继光到任后，立即统一了战车制式。他首先使用了俞大猷的正厢车，也就是防御屏障在前的战车。不久之后，为了加强车营的防御效能，又使用了防御屏障在一侧的偏厢车。
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◎俺答汗雕像
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戚继光的战车每辆配备二十名士兵，分为正、奇两队，每队十人。操作战车的为正兵队，随车作战的为奇兵队。在编制上，一辆战车被叫作一宗；每四宗为一局，设一个百总；每四局为一司，设一个把总；每四司为一部，设一个千总；每二部为一营，设一个将官；一营共有战车128辆，官兵2603人。128辆新型的偏厢车连接起来，能让车营“四方行俱如墙”，成为一个木质要塞。但光有防御工事还不行，往往处于兵力劣势的明军要想击败善于骑射的蒙古骑兵，自然就需要更为旺盛的投射火力。
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戚继光的车营与以往不同的是大量装备了新式火器。戚继光装备的第一种新式火器是火绳枪，也就是鸟铳。这是欧洲人带来的一种新式火器。嘉靖元年（公元1522年）明军在与葡萄牙人的西草湾之战中就见识到了这种火器的厉害，之后便开始大量装备。比如，嘉靖三十七年（公元1558年），明军一口气列装了一万杆鸟铳。明军的火绳枪一开始多用于水战，后来才逐渐装备给陆军。
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◎鸟铳图解 ◎鸟铳的击发装置 这种新式火器的优势在于身管长，初速高，准确度高。明人用其射击木板的结果是“洞而不裂”，戚继光则评价道：“鸟铳远射及准。”这里要特别提一下准确度这个问题。鸟铳作为滑膛枪，准确度自然不如后来的线膛枪。但当时的鸟铳已经有了瞄准的准星，并且可以架在支架上射击。这种射击方式明显优于弓箭，士兵很容易上手，成为熟练射手，而弓箭只能通过人的背部肌肉、手指扣箭力度以及射箭的姿势来保证准确度。另外，现代弓术爱好者的弓箭拉力大多为四五十磅，而明军用的战弓最基本的拉力就有六十斤，换算成磅数已经接近八十磅。就是这种远超普通人射箭强度的弓，也只是被定为“下力”。在明军的体系中，八九十斤的弓被称为“中力”，一百二十斤的弓为“上力”，超过一百二十斤的弓则被称为“虎力”。所以合格的弓箭手必须经过严格训练，这又导致弓箭手训练周期会十分漫长，以至于宋明两代都设有大批的民间弓箭社来培养合格的弓箭手。另一方面，在战场上，弓箭手也很容易疲劳。最为关键的一点是，面对拥有防护的目标，鸟铳的杀伤后效明显强于弓箭。这样综合起来看，鸟铳的优势就更明显了。
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但这种新式火器，当时北方明军使用得却不多，北方工匠制造的鸟铳也大多不合标准。因此戚继光赴任蓟镇后不久就向朝廷要求招自己的浙江旧部一万人来担任蓟镇边军的教练，再由熟知鸟铳技法的北军训练其他北军。可见之前鸟铳主要是由南方明军装备的，是戚继光首先将其大量应用于北方边防。
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不过鸟铳也有它的劣势，如戚继光所说：“鸟铳虽速准而力小，难御大队。”在平原上，仅凭鸟铳齐射，是不可能抵挡住蒙古骑兵的冲锋的。所以，实际上戚继光车营的火力核心是另一种新式火器——狼机铳，也就是佛朗机炮，一种长管后装轻型火炮。车营当中每车配备两门狼机铳，每门狼机铳配备九个子铳，三十斤火药，一百发铅弹。根据推算，一发铅弹所需火药为0.3明斤（约178.5克）。这种火炮的长度在五尺（1.6米）到七尺（2.24米）之间，口径一寸六分，合51.2毫米。推算其铅制弹丸重量在740克左右，即约1.25明斤。射程一里有余（536米以上），百步（约160米）之内可洞穿人马，可见该炮威力不小，足以在弓箭射程之外对蒙古骑兵造成可怕的伤亡。
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总体而言，戚继光车营就是以狼机铳和鸟铳为主要投射火力的。每辆战车的正兵队中，车正配备旗枪一杆、腰刀一把，负责指挥全车战斗；舵工一名，专管战车方向；镗钯手两名，除各自带一柄镗钯外，还各配有火箭六十支；佛朗机手六名，每三人负责操作一门狼机铳。奇兵队长一名，持旗枪和腰刀各一，指挥全队作战；鸟铳手四名，装备三钱弹重火绳枪（口径约13毫米）一支，每人三百发弹药，外配双手长刀一把；藤牌手两人，藤牌一面，腰刀一把，投石索一个；镗钯手二人，与正兵队镗钯手合用火箭；另外有火兵一人，夹刀棒一根。
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◎佛朗机
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◎镗钯 ◎夹刀棍
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◎大将军炮
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与敌接战之时的战术是：如果蒙古军士以数十骑兵挑衅，明军不予回应。直到蒙古大部冲到五十步（约80米）的距离时，各种火器才一起发射，杀伤敌人大队。如果蒙古人顶着火力冲到距离战车只有一丈远的地方，奇兵队将从车下的活门冲出，与敌肉搏。届时，奇兵队将排列为四行，第一行军士手持双手刀，匍匐前进，利用手中的长刀砍断敌方马腿；第二行军士手持夹刀棒，击打因马腿被砍而落马的敌军；第三四行的军士手持长枪、镗钯，戳刺落马和还在马上的敌军。奇兵队最远不许离开战车五步，并且如果力气用尽，应迅速退回车内。在奇兵队进行肉搏之时，还有士兵依托偏厢车上的木质女墙继续射击，来压制敌人和掩护己方。可以看出，在战斗的时候，车营里的明军指挥系统是彼此错开却又互相配合的，这也符合戚继光一贯的用兵手法。
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根据计算，车营所有火器一次齐射，共有768发炮弹和枪弹，弹丸投射量能达到近200公斤。这在80米的距离上将造成极为可怕的杀伤效果。除此之外，在车营指挥官直接指挥下的还有四门无敌大将军炮和四辆火箭车。无敌大将军炮为佛朗机型后装火炮，“横击二十余丈（64米以上），可以洞众”，主要使用目的为压制蒙古骑兵大队冲击，并采用了以霰弹射击为主的模式。该炮一次发射使用4斤火药，铁制霰弹365发，合口石弹一发；或不用石弹而装填500发霰弹。该型火炮一门配备30发弹药，四门合计120发。车营指挥官可根据战场环境需要，一次向20—80丈（64—256米）的战线上射击366发（单炮单子铳）—6000发（四炮三子铳预装轮放）弹丸。以上这种火力密度，如运用得当，能给进入有效射程内的敌人带来极其惨重的损失，足以瓦解一次万人级别的大规模骑兵冲锋。可以说，有这样的火力，很多时候都不需要奇兵队投入肉搏了。
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中国兵法一向讲究“奇正相依”。车营作为堂堂之阵，正面迎敌，在兵法上即为“正”。而骑兵营和步兵营就是“奇”。戚继光以车营为中军，步骑张两翼，创立出了一套很典型的车步骑联合作战方法。
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戚继光的骑兵营为十二人一队，三队一旗，三旗一局，四局一司，两司一部，三部一营。全营上下官兵约有三千人。左右两部的每队设队长一人，持腰刀弓箭，分左右二伍；鸟铳手两名为伍长，配备鸟铳和双手长刀；快枪手两名，各持快枪一杆；镗钯手两名，配备镗钯和火箭；刀棍手两名，配备刀棍和弓箭；火兵一名，负责该队后勤。中部的每司第一局各队各设队长一名，配弓矢腰刀；鸟铳手八名，配鸟铳、双手长刀；镗钯手三名，配镗钯、火箭。第二第三局各队队长一名，配弓矢腰刀；弓骑兵四名，除弓箭外各配腰刀一柄；钩镰枪手四名，各配钩镰枪一杆，弓箭一副；镗钯手两名，各持镗钯、火箭。
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骑兵营全营上下共有虎蹲炮60门，弹药1800发，每次发射直径约2寸、重约75两（4.69斤）的石弹一发，霰弹30发（重1两）或100发（三钱以下）。如果虎蹲炮要发射的是铅弹，由于“铅子体重”的关系，其“小子减半”，所以为霰弹15发或50发。此外还有火绳枪540支，快枪360支，弹药均为每支300发；弓箭1152副，每副配箭矢30支；还有火箭12920支。
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由骑兵的配置可以看出，全营十八局，专为骑战设置的仅有中部四局，仅占全营总兵力的22％，其他各局武器配置多为步战所用。其骑兵营携带648副拒马枪，在训练中左右部下马步战，以拒马枪环绕营地，镗钯手在前，刀棍手在后，次为快枪手，后为鸟铳手，马匹由火兵看管。这个骑兵营的军队与其说是骑兵，更像是骑马步兵，以马匹机动，战斗以步战为主。而且该骑兵营中没有配置长枪，最长的兵器仅为镗钯，全营士兵除火兵外全部配置了远程武器，火器手之外的人均配弓箭。可以看出，这个骑兵营是以远程火力打击为主的。
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步兵营的结构与骑兵营相同，同为十二人一队，分杀手队和铳手队。杀手队有队长一名，旗枪一杆，腰刀一把，弓箭一副；藤牌手两名，各配藤牌一面，腰刀一把；狼筅手两名，配狼筅两柄；长枪手两名，各配长枪一杆，弓箭一副；镗钯手两名，各配镗钯一杆，火箭三十支；大棒手两名，各配大棒一根，弓箭一副；火兵一名。铳手队队长配旗枪一杆，腰刀一柄，弓箭一副；鸟铳手十名，各持火绳枪一杆，双手长刀一把；火兵一名。步兵营的远程武器配置也十分突出，全营拥有火绳枪一千零八十杆，火器手占全营兵员数量的一半，这个比例在当时的世界上堪称豪华和先进。
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不过，在携带了大量火药铅弹等沉重的作战物资后，粮食的携带量就难以得到保证了。步兵营士兵的双手长刀一把二斤八两，鸟铳一门五六斤，火药六斤，铅弹六斤，士兵仅武器负重便已达二十斤，约合现在的十二公斤，如再算上盔甲等物，已经很难随身携带更多的粮草。于是戚继光特意创立了辎重营以运送军粮。这个辎重营其实是将随身粮草单独分列，以车营护卫，以便跟随军队行进。辎重营随车有一百六十门佛郎机铳，六百四十支火绳枪，全营仍有相当强的火力，可轻易击退小股蒙古骑兵，甚至可以在车营未能及时到达的时候，作为依托配合机动性较强的骑兵营和步兵营进行反击作战。
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除了创立拥有极强防御力和旺盛火力的车营、骑营、步营、辎重营外，戚继光还极其重视军队训练。他校阅弓箭手时，要求射手距离靶子八十步（约128米）远，靶子高六尺（约1.8米），宽二尺（约0.6米），三发二中，才是优秀。校阅鸟铳手时，要求射手距离靶子八十步远，靶子高五尺（约1.5米），宽二尺，最低标准是三发一中，十发七中为优良。其相关奖惩制度也很严格：校阅鸟铳手后，根据最终结果，三发只中一发的人不赏不罚；三发中两发，赏银一分；全部打中，赏银五分；一次都没有上靶的，要打三军棍。被打军棍的人，之后再一发不中，打六棍；第三次校阅再一发不中，打九棍；到第五次若还是一发都不中，就要打四十军棍，并从军中除名。不愿意挨打的人，第一次罚银五厘，第二次罚一分，第三次罚一分半。弓弩手的赏罚与鸟铳手相同。