永乐八年二月初十,朱棣亲自率领50万大军出征蒙古,开始首次亲征漠北之旅。六月初八,明军抵达斡难河东北方向的飞云壑。“上以数百骑挑之,虏众迎战,右哨先与虏敌,阿鲁台率数千骑当中坚。上躬率精骑千余径冲虏阵,虏军大呼,人百其勇,矢下如注,阿鲁台失色堕马,虏骑死者相枕藉。”

朱棣亲率精锐骑兵将阿鲁台击败,蒙古军士兵死伤相枕于道。阿鲁台带领残余部队迅速北逃,“上追及虏于回曲津,命安远伯柳升以神机锐(铳)当先,锐(铳)发,声震数十里,每矢洞贯二人,复中傍马,皆立毙”。时值盛夏,明军因粮草不足,加之已经沉重打击本雅失里与阿鲁台部,达到了出征的目的。因此,朱棣下令大军撤退。

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朱棣早已经预料到蒙古军士兵会趁明军撤退而偷袭,故命神机营士兵做好埋伏,用火铳大量射杀蒙军士兵,歼灭这股部队。七月十七日,明军返抵北京。历时五个月的北征,以明军的完胜告终。此次北征,柳升率领的神机营先声夺人,很好的发挥先锋作用,在气势上以绝对性的优势压倒蒙军,致使蒙军震恐,心里造成阴影。

战争打响后,神机营又多次配合精锐骑兵、步兵作战,最终将阿鲁台部打得仓皇北逃。此次北征,明朝沉重打击了鞑靼部势力,迫使阿鲁台于是年冬季向明朝进贡臣服。可以说,神机营功不可没。

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永乐十二年三月十七日,朱棣再次统率各部从北京出发,进行第二次漠北之战,目的是打击袭扰明朝北部边疆的马哈木部。六月初七,明军抵达忽兰忽失温。马哈木率部抵抗,见明军阵伍整齐,没有贸然出击。朱棣见蒙古军队兵分三路,于是命部分轻骑先行诱战,蒙军果然中计。朱棣见状,马上命安远侯柳升率神机营攻击蒙军中路,神机营士兵连发神机铳炮,顷刻打死蒙军士兵数百人,朱棣趁势率领骑兵冲击中路蒙军,蒙军的中路防线瞬间被明军突破。

中路率先取得胜利后便立即支援左、右两部。此时没有神机营配合作战的左、右两路均未取得优势,当神机营加入作战之后,僵持局面立刻打开。蒙军开始撤退,并于当晚迅速北逃。至此,明军大获全胜,班师还朝。

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此次北征,明军伤亡不小,然而蒙军瓦剌部损失惨重,神机营大发神威,发挥了火器的强大威力,为明军获得胜利奠定了坚实基础。明军与蒙军在沙漠中交战,明军采用神机枪炮兵同步兵、骑兵协同作战的战法,是神机营战争史上的经典战役。

永乐十九年九月,明成祖朱棣迁都北京后,便开始准备第三次亲征,“上将亲巡北边,敕都督朱荣等领前锋缉捕北虏声息。安远侯柳升等领中军马步队及大营围子手并神机营。”布置都督朱荣为先锋先行探察蒙古军情,命安远侯柳升统率神机营,开始准备火器火药。

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永乐二十年三月,明成祖朱棣进行第三次漠北之战。朱棣在大军行进至闵安时,对大军的各部分做了明确的规定:“步卒居内,骑卒居外,神机营在骑卒之外,神机营外有长围,各周二十里。”其实质就是明军已经采取了步兵、骑兵、神机营多兵种配合作战的方法。六月,明军与蒙古军在屈裂儿河相遇,上率前锋冲之,斩首数百级,寇自蹂践死者相枕籍,余众散走。

朱棣深知神机营的威力与特点,在战略部署上事先将其埋伏好,然后突然向蒙古军射击,蒙古军几乎全军覆没,只有几百人骑马而逃。在明军沉重打击下,兀良哈部众纷纷请降。此役,神机营将其火力猛,攻击性强等特点发挥得淋漓尽致,再次给蒙古骑兵以重创,巩固了明朝北部边防。

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永乐二十一年七月,明成祖第四次率军北征时,再次将火器部队神机营与骑步兵做了有机的部署,“上命诸将于各营外布阵:神机铳居前,马队居后,令军士暇闲操习。”这一布阵,使神机营的作战部署更加精细化,要求位于前排的火铳手疏远分布,以提供装填弹药之便利,同时实施轮番射击,目的在于迅速摧毁蒙军先锋部队,消灭蒙古军队锐气。

后面的马队则要密集排列,以便在火器射击之后,迅速以排山倒海之势出击,乘胜追击,打垮敌人全部阵线。步兵则在马队之后追击,用以消灭残敌。由于阿鲁台远逃避战,加之明军粮草不济,最终,明军没有与蒙古军发生大规模作战而返回京师。

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永乐二十二年正月,朱棣决定对蒙古鞑靼部作战,进行第五次北征。神机营与骑兵、步兵协同作战,在与蒙古军队相遇时,明军往往先以神机营火铳手居于阵前,凭借其独特的作战方式,充分利用火器射程较远的特点,以其强大的杀伤力发射火器攻其不备,或是遏制蒙古骑兵的冲锋,令其无力招架,达到挫敌锐气的目的。

或是当蒙古军队靠近时,突发火器,将其阵型打乱,使蒙军士兵士气低落,然后再以骑兵迎战,继以步兵持弓弩与蒙军残部短兵相见,最终将其击败,一次次取得战争的胜利。神机营在战场上的出现,加速了战争进程,缩短了战场上厮杀的时间。

然而当神机营士兵手持火铳出现在战场时,战争形式则发生了很大的改变。首先,神机营士兵可以远距离开枪射击,这就减少了相遇格斗的时间。其次,火铳的一发子弹可以在几秒之内取敌性命,又减少了近距离格斗的时间。

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由于神机营士兵发射火铳的威力,也给蒙军士兵心理蒙上了一层阴影。特别是在明军火铳突然持续性的打击,蒙军士兵往往心惊胆战,不敢恋战,一心只想逃命,这又大大缩短了以往要经过数次冲突才见分晓的时间。