19世纪60年代，美国国内爆发了“南北战争”。南军建造的“大卫”号潜艇，是以小型蒸汽机作为动力的。这是潜艇在动力上由人力改为机器的第一次重大改进。1863年10月的一个夜晚，“大卫”号潜艇袭击了北军的“克伦威尔”号铁甲舰，使其受了伤。1864年2月17日傍晚，南军又使用“亨利”号潜艇，用长竿鱼雷(鱼雷绑在一根长竿上)炸沉了北军的一艘巡洋舰“休斯敦”号，成为历史上第一艘击沉战舰的潜艇。
1863年，法国建造了一艘很大的潜艇，叫“潜水员”号，长约47米，排水量420吨，艇上安装了80马力的压缩空气发动机作为动力。这个艇在水下航行的稳定性能差。到1881年，爱尔兰籍美国人霍兰，在解决潜艇水下航行稳定性方面取得了进展，他用升降舵来保持潜艇水下航行时的稳定。
19世纪80年代，法国又制造了一艘名叫“吉姆诺特”号的潜艇。这艘潜艇装上了蓄电池，使用了55马力的电动机作动力，这是潜艇动力上的又一次重大改革。
1898年，霍兰又研制了一种潜艇，以汽油发动机作动力，水下最大航行速度为5节(1节为每小时1海里)，水上可达7节，这艘潜艇还可以水下发射鱼雷。
1899年，有个名叫芬贝夫的人，制成了一艘名叫“纳维尔”号的潜艇，有两层壳体，在艇的内壳外又包上一层外壳。内外壳之间的空间用来装水，叫水柜，可使潜艇下潜上浮，使潜艇具备了较好的潜浮和航海性能。水下航行速度可达8节，水上航行速度达到11节，并能给蓄电池充电。这一重大改进，为现代潜艇打下了良好的基础。
在第一次世界大战前几年，潜艇越造越大，越造越好，由于使用了柴油机作动力，航速有很大的提高，武器装备也比以前多了。第一次世界大战一开始，潜艇就投入到大规模的海战中。1914年9月22日，德国的一艘潜艇在1小时15分钟内，用6个鱼雷击沉了英国3艘1.2万吨的巡洋舰，充分显示了潜艇的威力。
到了第二次世界大战期间，世界各国建造的潜艇总数已达到1600多艘。
随着潜艇数量的增加，种类也在增多，用途也越来越广。潜艇的排水量，已从数百吨发展到2000多吨。不仅出现了小型、中型、大型潜艇，而且还出现了执行特殊任务的袖珍潜艇。
第一次世界大战期间，为了提高潜艇的攻击和自卫能力，安装了火炮。
但火炮在水中阻力很大，影响了潜艇的速度，以后又把火炮拆除了，增加了鱼雷发射管的数量，这样不仅提高了潜艇水下航行的速度，而且也增大了潜艇的攻击威力。
第二次世界大战后，有的国家把常规动力改为核动力。1954年，美国的“舡鱼”号潜艇首先采用了核动力。核动力使潜艇有了较大的航速，它比常规动力的速度大一倍多，而且能长时间在水下航行，它可以绕地球跑好几圈而不需要增添燃料，而且它能够以90%以上的时间在水下活动，大大提高了隐蔽性。而装备了弹道导弹的核潜艇，已经成为一支战略打击力量。
杀伤力巨大的火炮
中国是最早发明火炮的国家。早在元朝时，作为管形火器的竹管已开始被金属管所代替。先前以粗毛竹制作的突火枪，也变成了用金属做的大型火铳。
这种用金属制作的大型火铳，就是早期的火炮。中国历史博物馆中展出的元代至顺三年(1331年)制造的青铜铸炮，重6.94千克，长35.37厘米，口径105毫米。
中国的火药和火器西传以后，火炮在欧洲开始发展。14世纪上半叶，欧洲开始制造出发射石弹的火炮。其中1346年克勒西会战时，英国国王爱德华三世统帅的部队就使用了短管射石炮。到1350年，火器已流传到西欧、南欧和中欧各国。百年战争中已使用生铁或青铜做成的火炮，发射铅弹、铁弹或铁器。
1378年德国制成了铸铜炮和铸锡炮。
15世纪时，开始出现了带炮耳的火炮。这种火炮有两个短轴装置在炮管平衡点上，围绕该点可使炮管俯仰。当然，对炮手来说，最重要的是怎样才能简单迅速地调整火炮射程，正是这种需要导致了弹道学的诞生。伽利略提出，弹丸飞行的轨迹是抛物线形的，从而纠正了人们认为炮弹在垂直下落之前是直线飞行的错误观念。此后，英国的数学家本杰明·罗宾斯发明了一种名为弹道摆装置，用于测量初速。
进入18世纪后，火炮技术取得了惊人的进展。1736年，法国的古里鲍巴尔对火炮作了重大改进。他对炮身长度、炮筒尺寸、弹丸重量及火药的装药量等都进行了精心研究，并把火炮分成几段制造，即使炮体的一部分毁坏，也能在更换后继续使用。
18世纪中叶，普鲁士王弗里德里希二世和法国炮兵总监格里博沃尔曾致力于提高火炮的机动性和标准化。在英法等国多次试验的基础上统一了火炮口径，使火炮各部分的金属重量比例更为恰当。
从火炮出现到19世纪中叶以前，火炮一般是滑膛前装炮，发射实心球弹，部分火炮发射球形爆炸弹、霰弹和榴霰弹。这种火炮的主要缺点是射速慢，射程近，射击精度差。1846年，意大利G.卡瓦利少校在以往大量试验的基础上制成了螺旋线膛炮，发射锥头柱体长形爆炸弹，提高了火炮的威力和射击精度，增大了火炮射程。
火炮技术的一项重要进步是反后坐装置的创制。在19世纪末期以前，炮身通过耳轴与炮架相连接，这种火炮的炮架称为刚性炮架。这种炮架在火炮发射时受力大，火炮笨重，机动性差，发射时影响瞄准。在1807年英国旗舰“胜利号”上曾用滑轮和重锤来限制火炮的后坐力。
19世纪末期才出现了反后坐装置，炮身通过反后坐装置与炮架相连接，这种火炮的炮架称为弹性炮架。影响最大的是法国1897年式75毫米野战炮。
这种火炮的设计包括具有两种重要功能的液压气动式反后坐装置。它不但能吸收火炮射出时产生的后坐力，而且与当时处在研究阶段的其他方法不同，能在发射之后把炮管复归原位，从而有效地提高了火炮的发射速度和威力。
从20世纪初开始，火炮进入多样化、专业和性能全面提高的大发展时期。
第一次世界大战期间，为了对隐蔽目标和机枪阵地射击，广泛使用了迫击炮和小口径平射炮。随着坦克的出现又产生了坦克炮。为了对付空中目标，广泛使用了高射炮。当时各交战国还重视大口径远程火炮的发展。法国1917年制成220毫米加农炮，最大射程达22千米。德国1912年制成的420毫米榴弹炮，最大射程9300米。
20世纪30年代，火炮性能进一步改善。通过改进弹药、增大射角、加长身管等途径增大了射程。轻榴弹炮射程增大到12千米左右，重榴弹炮增大到15千米左右，150毫米加农炮增大到20~25千米。炮闩和装填机构的改进，提高了发射速度。普遍实行机械牵引，减轻火炮重量，提高了火炮的机动性。
第二次世界大战中，由于飞机提高了飞行高度，出现了大口径高射炮、近炸引信和包括炮瞄雷达在内的火控系统。由于坦克和其他装甲目标成了军队的主要威胁，又出现了无后坐力炮和威力更大的反坦克炮。
古老的飞行器
征服自然，飞上天空，是人类很早就产生的一种强烈愿望。但人类能够上天飞行，则是在1783年气球发明之后。作为把人类带上天空的飞行器，它比1903年美国莱特兄弟发明的第一架飞机要早100多年。
1783年6月5日，在法国东南部的昂诺内小镇，有个名叫约瑟夫·蒙戈菲尔的青年，他是一个造纸商的小伙计。他受炊烟上升现象的启示，做了一个丝质球形口袋，并将这个口袋底朝上，口朝下，通过燃烧稻草和木柴，使袋内的空气受热，气球就离地升起，飘然远去，大约飞了2500米。这便是欧洲最早出现的热空气气球。
实际上，这种利用热空气浮升的方法，并非始于欧洲。
在中国，2000多年前就有人进行这种试验了。汉武帝时，淮南王刘安等人写的《淮南子》一书记载：“取鸡子，去其汁，燃艾火纳空卵中，疾风因举之飞”。意思是说，把鸡蛋控空，在空壳里点火，把空气烧热，蛋壳就能飞起来。
现在根据实验与计算得知，由于空蛋壳太小，里面充满了热空气还不足以使蛋壳浮到空中，但它说明我们祖先很早就注意到热空气的浮升作用。
五代(907-960年)时，辛七娘指挥作战，曾用竹篾扎成方架糊上纸，下面用松脂点燃，靠热空气把纸灯送上天空，作为军事信号。这种灯被称为“松脂灯”，实际上就是一只热气球。
这说明中国人制造的热空气气球，比欧洲的气球早好几百年。但那时的气球都还没达到能载人载物的程度。
约瑟夫·蒙戈菲尔研制的第一只热气球试验成功后，他想，要是把球做得大些，浮力就会增大，一定可以装上更多的东西上天。
于是他又花了三个月时间做了一个大气球，形状像只大鸭梨，直径最大处有12米，长17米。球体的表面蒙上轻质的纱布，上面还糊了一层防止漏气的纸。气球的下面吊着一只用柳条编的笼子，里面装着一只公鸡、一只鸭子和一只山羊。
1783年9月19日，蒙戈菲尔带着气球来到法国首都巴黎表演。凡尔赛宫前的广场上挤满了看热闹的人群，法国国王路易十六，也带着满朝文武官员到现场观看。
蒙戈菲尔首先点燃气球下的稻草
和柴火，等到热空气充满气球后，他放开气球，于是热空气便托着这只巨大的气球，慢慢上升。飞到离地500米空中，8分钟后，气球在3千米以外降落，三位“乘客”中只有那只公鸡受了点轻伤。但不是因为飞行出了问题，而是高兴的公鸡，在空中引颈高歌时，被受惊的山羊踢了一脚造成的。
表演成功了，这促使国王批准进行世界上首次载人气球飞行试验。
但由谁来驾驶呢？
国王路易十六认为，乘气球升天是十分危险的事，因此找了两个被判了死刑的犯人来进行试验，并宣布：如果犯人愿意乘气球上天的话，可以免除死刑。
但那时人们对天空充满着神奇和恐惧的心理，认为乘气球上天简直是送死，甚至觉得比死还可怕。所以当这两名犯人听说要让他们乘气球上天时，吓得连连哀求，不肯到气球上去。
这件事很快被两个年轻的科学家皮拉特尔·德·罗依尔和阿兰德知道了。
他们便去见国王，对国王说：乘气球上天，成为人类中第一个上天的人，是一件非常光荣的事，不应让犯人来担任。他们向国王要求，让他们做试验。
看到他们坚决的态度，国王只好同意了。
1783年11月21日，试飞的时候到了。闻讯赶来观看的人非常多，把广场挤得水泄不通，连房顶上都站满了人。
只见罗依尔和阿兰德登上气球后，解开缆绳。气球便载着两名勇敢的年轻人，飘然升空，一直升到300多米的空中。
风推着他们越过塞纳河，直到气球里的热空气开始变冷了，气球才安然落地。试验成功了，罗依尔和阿兰德成了世界上最早上天的人。
自从第一只热气球升空后，许多从事科学研究的人，都在议论这个新奇的发明。热空气球虽然简单，但燃料有限，在当时条件下，不可能造得很大，也飞不远。因此大家都认为可以用氢气代替热空气，使气球飞得更高、更远。
在发明热空气气球之前，英国人卡文迪西于1766年已发现了氢气，但当时大量生产还有困难。于是法国成立了一个以雅·查理教授为首的专门小组，设法生产氢气，进行气球试验。
在罗伯特兄弟的协助下，他们用坚韧的丝质材料做了一个大气囊，上面涂上橡胶，使气体不致泄露。然后往里面灌进氢气。查理教授等人花了四天四夜，才将气球充满氢气。第五天天一亮，他们就用一辆马车把气球运到巴黎附近的一个大广场进行升空试验。
这次试验取得了成功，它证明氢气球比热气球好得多，它不需要燃料，可以长距离飞行，浮力比热空气大两倍多，完全可以把人送上高空。
这之后，氢气球很快就得到了普遍利用。
了不起的现代火箭
火箭的发展有着漫长的历史，古今火箭在性能和结构复杂程度上相差极为悬殊，但原理却是相同的：依靠不断向后喷射燃气而前进。
世界上公认，火箭是中国首先发明的。早在南宋，火箭已在中国用做武器，明代又有所改进。有的将多个火箭绑在一起以增大推力，有的使用了二级火箭。
这与现代使用的集束式火箭和多级火箭原理上是一样的。
古代火箭主要用于作战，但已有人幻想利用它航天。据野史记载，1500年前后，中国一位叫万户的学者，把47枚火箭绑在椅后，自己手持风筝端坐椅上，请人同时点燃这些火箭，决心飞上天去。结果一声爆炸，碎片纷飞，再也找不到万户。为了纪念这位为人类航天而献身的先驱者，现代科学家将月球背面的一个环形山命名为“万户火山口”。
现代火箭的产生和发展是建立在大量的理论和实验研究基础上的。由于液体燃料燃烧的理论和技术问题都比固体燃料简单，所以现代火箭是从液体火箭开始的。前苏联、德国、美国都有代表人物在研制火箭方面取得杰出成就。
齐奥尔科夫斯基是前苏联人，他从小多病，曾经患猩红热，病后耳朵几乎聋了，被迫中途退学。但他顽强自学，22岁参加中学数学教师的招考被录用，开始了中学教师生活，业余时间搞科学研究。1895年他写了一本科学幻想小说《奇异的地球和天空》。1898年，他写成《用火箭推进飞行器探索宇宙》一文，拖延5年以后才发表在前苏联的《科学评论》杂志上。这篇文章第一次阐述了火箭飞行和火箭发动机的基本原理，具体说明液体火箭的构造，认为可以用液氧和煤油做推进剂，提出了质量比(起飞质量和推进剂消耗完后的质量的比值)概念，推导出计算火箭飞行最大速度的公式。它从科学上证明了太空旅行的可行性。齐奥尔科夫斯基共发表论文、科普文章、科幻小说等近600篇。1920年，列宁亲自下令支持齐奥尔科夫斯基的研究工作。他的研究成果对苏联火箭技术的发展有深远的影响。
奥伯斯关于火箭的研究工作是在德国进行的。1923年，他出版了《从火箭到星际太空》一书。他深入研究了许多技术问题，比如喷气速度、理想速度和火箭在大气层中上升的最佳速度等。奥伯斯的着作曾经由科普作家改成写通俗读物，产生了广泛影响。
哥达德是美国人，他被科幻小说描写的太空飞行所吸引，立志从事火箭研究。他把理论研究和实验结合起来。1926年3月，哥达德制造的用液氧和汽油做推进剂的第一枚液体火箭试飞成功。1929年，他又发射一枚装有气压计、温度计和照相机的火箭。从1930年到1935年，他发射了多枚火箭，高度达到2500米左右。
