Geschosse, Pulver und Zünder
Um 1850 waren runde Schrotkugeln und Schwarzpulver die Standardmunition für Geschütze, während Haubitzen hohle, mit Pulver gefüllte Geschosse abfeuerten, die von hölzernen Zündern mit langsam brennendem Pulver gezündet wurden. Die Einführung der gezogenen Geschütze ermöglichte die Verwendung länglicher Geschosse, die aufgrund ihrer stromlinienförmigen Form viel weniger windempfindlich waren als runde Kugeln und, da sie deutlich schwerer waren als Kugeln gleichen Durchmessers, eine viel größere Reichweite hatten. Die veränderte Form der Geschosse änderte jedoch zunächst nichts an ihrer Beschaffenheit. Die in den 1790er Jahren von dem Engländer Henry Shrapnel eingeführte Schrapnellgranate beispielsweise war eine kugelförmige Granate, die mit einer kleinen Ladung Schwarzpulver und einer Reihe von Musketenkugeln gefüllt war. Das durch einen einfachen Zünder gezündete Pulver öffnete die Granate über feindlichen Truppenkonzentrationen, und die Kugeln hatten durch die von der fliegenden Granate erzeugte Geschwindigkeit die Wirkung von Musketenfeuer aus großer Entfernung. Als die gezogene Artillerie zum Einsatz kam, wurde das ursprüngliche Schrapnell-Design einfach an die neuen länglichen Geschosse angepasst und blieb das Standardgeschoss der Feldartillerie, da es gegen Truppen im offenen Gelände verheerend war.
Aufgrund des stabilisierenden Dralls, der ihnen durch die Rillen verliehen wurde, flogen längliche Geschosse viel gerader als Kugeln, und es war praktisch garantiert, dass sie mit der Spitze voran landeten. Unter Ausnutzung dieses Prinzips wurden längliche, pulvergefüllte Geschosse am Kopf mit Aufschlagzündern versehen, die beim Auftreffen auf das Ziel die Pulverladung zündeten. Dies wiederum führte dazu, dass pulvergefüllte Geschosse als Antipersonengeschosse eingesetzt wurden. In der Marinegeschütztechnik wurden längliche panzerbrechende Geschosse zunächst aus massivem Gusseisen hergestellt, wobei die Köpfe während des Gießens gekühlt wurden, um sie härter zu machen. Schließlich wurden Geschosse mit einer kleinen Pulverladung hergestellt, die durch Reibung beim plötzlichen Abbremsen des Geschosses beim Aufprall explodierte. Dies war nicht ganz zufriedenstellend, da die Granaten im Allgemeinen beim Durchschlagen der Panzerung explodierten und nicht, nachdem sie in die empfindlichen Teile des Schiffes eingedrungen waren. Noch weniger zufriedenstellend war es, die Granaten mit Aufschlagzündern zu versehen, die beim Aufprall einfach zerschmettert wurden.
Zwischen 1870 und 1890 wurde viel an der Entwicklung von Treib- und Sprengstoffen gearbeitet. Rauchlose Pulver auf der Basis von Nitrocellulose (in Frankreich Ballistit und in Großbritannien Kordit genannt) wurden zum Standardtreibmittel, und Verbindungen auf der Basis von Pikrinsäure (unter verschiedenen Namen wie Lyddit in Großbritannien, Melinit in Frankreich und Shimose in Japan) führten die moderne hochexplosive Füllung für Granaten ein. Diese stabileren Verbindungen erforderten die Entwicklung von Zündern, die für panzerbrechende Geschosse geeignet waren, da die Reibung keine zuverlässige Methode zur Zündung mehr darstellte. Dies wurde erreicht, indem man die Zünder an der Basis der Granaten anbrachte, wo sie durch den Aufprall auf die Panzerung nicht beschädigt, sondern durch den Aufprall ausgelöst wurden.
Die Zeitzünder, die dazu bestimmt waren, die Schrapnellgranate an einem bestimmten Punkt in der Flugbahn der Granate über den Bodentruppen zum Platzen zu bringen, wurden nach und nach verfeinert. Diese Zünder bestanden in der Regel aus einem festen Ring, der eine Ladung Schießpulver trug, und einem ähnlichen, aber beweglichen Ring. Der bewegliche Ring ermöglichte es, die Brenndauer einzustellen, indem man den Punkt, an dem der feste Ring den beweglichen Zug zündete, und den Punkt, an dem der bewegliche Zug den Sprengstoff zündete, variierte.
Im Ersten Weltkrieg wurden diese Zünder in Flugabwehrgranaten eingebaut, aber man stellte fest, dass sie in großen Höhen unvorhersehbar brannten. Schließlich wurden pulvergefüllte Zünder entwickelt, die unter diesen Bedingungen funktionierten, aber die Firma Krupp machte sich an die Entwicklung von Uhrwerkzündern, die nicht anfällig für atmosphärische Schwankungen waren. Diese Uhrwerkzünder wurden auch für den weiträumigen Beschuss mit Schrapnells verwendet; zwangsläufig wurde ein unbeschädigtes Exemplar von den Briten geborgen, und das Geheimnis war gelüftet. Bis 1939 waren Uhrwerkzünder verschiedener Bauart, teils mit Feder-, teils mit Zentrifugalantrieb, in allgemeinem Gebrauch.
Im Ersten Weltkrieg wurden auch spezielle Geschosse entwickelt, um verschiedenen taktischen Anforderungen gerecht zu werden. Mit weißem Phosphor gefüllte Rauchgranaten wurden eingesetzt, um die Aktivitäten der Truppen abzuschirmen; Leuchtgranaten, die an Fallschirmen aufgehängte Magnesiumfackeln enthielten, beleuchteten das Schlachtfeld bei Nacht; mit verschiedenen Chemikalien wie Chlor oder Senfgas gefüllte Gasgranaten wurden gegen Truppen eingesetzt; Brandgranaten wurden entwickelt, um mit Wasserstoff gefüllte Zeppeline in Brand zu setzen. Die Sprengstoffe wurden verbessert, und TNT (Trinitrotoluol) und Amatol (eine Mischung aus TNT und Ammoniumnitrat) wurden zu den Standardfüllungen der Granaten.
Im Zweiten Weltkrieg wurden diese Granaten allgemein verbessert, wobei jedoch die gleichen grundlegenden Merkmale verwendet wurden und die blitzlosen Treibladungen mit Nitroguanidin und anderen organischen Verbindungen allmählich die früheren einfachen Nitrocellulose-Typen ablösten. Der Annäherungszünder wurde in gemeinsamer britisch-amerikanischer Forschung entwickelt und zunächst für die Luftverteidigung und später für die Bombardierung am Boden eingesetzt. Im Inneren des Annäherungszünders befand sich ein kleiner Funksender, der ein Dauersignal aussandte. Wenn das Signal auf ein festes Objekt traf, wurde es reflektiert und vom Zünder erfasst, und die Wechselwirkung zwischen gesendeten und empfangenen Signalen wurde genutzt, um die Detonation der Granate auszulösen. Diese Art von Zünder erhöhte die Chancen, Flugzeugziele zu beschädigen, und ermöglichte es der Feldartillerie, Granaten in der Luft in tödlicher Entfernung über Bodenzielen zur Explosion zu bringen, ohne die genaue Reichweite der Zündereinstellung bestimmen zu müssen.
Nach 1945 wurde der Annäherungszünder durch den Transistor und den integrierten Schaltkreis verbessert. Dadurch konnten die Zünder erheblich verkleinert und die Kosten gesenkt werden, so dass es wirtschaftlich möglich wurde, einen kombinierten Annäherungs-/Aufschlagzünder zu haben, der fast alle Anforderungen der Artillerie abdeckte. Die moderne Elektronik ermöglichte auch die Entwicklung elektronischer Zeitzünder, die die mechanischen Uhrwerkzünder ablösten, leichter eingestellt werden konnten und viel genauer waren.