自作ＧＴウイング

自作ＧＴウイング

過去に自分の車に（MR2に限らず）３種類のGTウイングを装着していましたが
実際に効果を体感する事が出来たかと思い返すと・・・・？？？

もちろん取り付け高さを変えてみたり、角度調整もやってはみたのですが
「おっ！ダウンフォース効いてるなぁ」なんて感じは・・・無かったですね

とは言ってもエビスサーキットか筑波サーキットでしか試していないので
単純に速度域が低いだけなのかもしれませんけど・・・

もちろん効果を体感出来、タイムアップにも貢献するような製品は販売されているでしょうし
実際にセッティングツールとして使いこなしているアタッカーの方もいらっしゃるので
そういった製品を手に入れるのが手取り早いんでしょうけど

そこで出てくる自分の選択肢は大抵・・・・

「高ぇな・・・仕方ない、作るか・・・」

ということになりまして（笑）

GTウイングを自作することになりました(^^;)

ＧＴウイングを自作するにあたり、さすがに適当なフリーハンドで設計していては効果もへったくれもないので、真剣に空力を検証するべくwebを徘徊する事数時間。

それらしいソフトを見つけてきました。

JavaFoil という海外のフリーソフトで無料でダウンロード出来ました。

ソフトの説明とダウンロード出来るサイトの説明はコチラ

そのソフトで「効果がありそうな形状」に作ったウイング断面がコレ。

その形状をプリントアウトし、ベニヤ板に糊で貼り付けて型紙にします。

小さいほうは同じ形状を縮小サイズで作ったウイングの両端の断面です。

型紙から１２ミリ厚の合板に写し、８枚程（両端を入れると１０枚切り出しました。

とりあえず全ての寸法やＲ部分設計寸法に正確に合わせる為に貫通穴を開け、
長いボルトで固定して細かく削って仕上げています。

貫通穴をパイプがギリギリで通るくらいに広げてパイプ２本で連結。

断面の板は実は全部同じ大きさではなく、センターから外側にいくほど徐々に長さを短くし、ウイング下部のアールが後上がりになるように削ってあります。

寸法どおりに組み上げたら捻れが無いように長い定規で平行を出しながら接着剤でパイプと断面板を接着してあります。

この辺りの工程は「鳥●間コンテスト」とかに参加されているような方とか団体のサイトで飛行機の翼を作っているところの画像等を参考にしています。

現状で横幅は1800ｍｍ、縦幅はセンター部で430ｍｍ位です。

ウイング前端部には半丸形状の木の棒と細い角材を釘で打ったこんな形のものを取り付けました。

前端部のアールは削りながら微調整する事になるだろうとの判断でこのような方法をとりました。

隠れてしまっていますが断面板の先端1センチ程真直ぐに切り落としてあり、その部分に棒を木ネジでしっかりと固定してあります。

棒と断面板の先端部分にわざと2ミリ位の段差をつけてあるのがミソ。

これでウイングのマスター型の骨組みが完成しました。

完成した骨組みに板を貼っていきます。

骨組みを正確に採寸し、2.3ミリ厚のベニヤ板に寸法を写し取り
カッターで綺麗に切り取ります。

板を湾曲させて固定するので、板目は曲げ易い方向にしてあるのは言わずもがなです。

ウイングの骨に下穴を開け、木ネジで固定したところ。

上面は単純な２次元曲げなので綺麗に曲面にフィットしています。

前端につけてあった2ｍｍの段差は貼り付けるベニヤ板の厚み分で、
この状態で前端の木材とベニヤ板の上面がツライチになっています。

ウイング下面は上面より曲率がキツい上、外側に向かうにしたがって
微妙に形状が変えてあるので板張りでは無理っぽいです。

もう少し曲がりが緩く、断面が端から端まで同じ形状のウイングなら上面と同じように板張りしてしまえば簡単に製作することが出来そうです。

というワケで発泡ウレタンを流し込みました。

サフォーマーでガーッっと削り、サンドペーパーでサーッと均しておき、
タルクを混ぜた樹脂を刷毛で塗り込んでいきます。

一度目は吸い込みがあるので、一度目が硬化したら再度樹脂を塗りこんで固めていきます。

ここからはパテで表面を仕上げていきます。

面積が広いので最初は樹脂とタルクを混ぜたタルクパテで成形していきます。

はじめのうちは粘度をやや硬めにして厚塗り出来るようにし、それを削って形が仕上がってきたら緩めの粘度にして徐々に面を出していきます。

その後市販のポリパテで更に表面の仕上げに入ります。

面積が広いので#60とか#80の粗い目のサンドペーパーを使用しています。

粗いペーパー目を消し、表面の平滑度を上げる為にパテを吹き付けにします。

市販のポリエステルパテと積層用樹脂、アセトンを適当に混ぜ
樹脂用の硬化剤を２～３％程度加えてスプレーガンで吹き付けました。

樹脂を混ぜた事でパテのみの状態より表面の硬さが出ています。

これを更に#320辺りで研磨します。

更に表面を滑らかにする為にトップコートを吹き付けました。

これは製品用ゲルコート（黒）にパラフィン溶液を適量混ぜ、
スプレーガンで吹き付けやすい粘度にアセトンで調整したものです。

もちろん硬化剤は積層用樹脂の物と同じ物を使用します。

黒に塗装すると表面のうねりやデコボコが分かりやすくなるので
最終チェックの意味合いも兼ねています。

硬化後、#1000の耐水ペーパーで水研ぎし、コンパウンドで磨いてマスター型の完成です。

完成したマスター型に離型ワックス処理を５回程度施します。

雌型は上下に分割するので分割フランジを作ります。

分割ラインに沿って2.3ｍｍのベニヤ板をホットボンドで固定していきます。

積層作業中に剥がれてしまわない様にしっかりと接着します。

ローラーで押したりするので裏側にはこのように割り箸を切った物で支えを取り付けてあります。

ベニヤ板は手間隙掛けて削って合わせればマスター型にピッタリフィットするのでしょうが、面倒な事この上無しなので大雑把に合わせた物をハサミで適当に切って接着してあります。

当然多少の隙間は出来るので、隙間に油粘土を詰めてしまいます。

その後PVAを全面にスポンジで塗布、乾燥後に型用ゲルコートを塗ります。

今回もスプレーガンで吹き付けにしました。

ガンで吹き付けやすい粘度にする為にアセトンで20％程度希釈してあります。

フランジ部分に4箇所付いているこのでっぱりは上下の雌型の位置が狂わないようにする為のガイドになります。

ゲルコート塗布前に油粘土を適当な大きさに貼り付けてあるだけです。

これで上面を積層してフランジを取り除くと上面側が凹になり、続いて裏側を積層すると裏側が凸になって嵌るようになり、上下の位置関係がいつも同じ状態になるわけです。

さて、既に積層が完了していますが

順番としてはまず#450のマットをエアが入らないように慎重に１層貼って硬化させ、硬化後に２層、更に硬化後に２層、更に硬化後にダメ押しで２層貼ってあります。

フランジ部はその都度１枚ずつ多く貼っているので
フランジ部　１０層、本体に７層　と無用に頑丈な雌型になっています。

これは長さがある為に反ったり捻れたりするのを防ぐのと、ウイングの効果のテスト用に何本か作る予定があるからです。

最後に補強兼土台として鉄の角パイプを溶接で組上げたものを貼り付けて歪みを防止します。

補強取り付け後、ひっくり返してフランジ部のベニヤ板、粘土を綺麗に取り除きます。

離型ワックスが効いていればホットボンドは問題なく剥がれてくれます。

←粘土で作ったでっぱりが転写されてしっかり窪みが出来ています。

これから積層する面とフランジ部に再度離型ワックス処理を施し、PVAも塗っておきます。

フランジ部分はベニヤ板の木目が転写されていていて食い付きやすいのでワックスは塗ったままにして拭き取りはしないようにします。

裏側もまったく同じ手順で全体を７層、フランジを１０層貼りました。

すでに相当重くなっていて、一人で移動させる事が困難なほどです。

この後角パイプの補強を接着して雌型の完成です。

１日置いて完全硬化させ、フランジ周辺をサンダーで切り取ります。

あとは合わせ目にスクレーパーやマイナスドライバーを差し込みながら脱型します。

扁平な型なので簡単に脱型出来ました。

マスターは全くの無傷、メス型内部も非常に綺麗な出来で、チヂミやゲル欠けも無く、ピンホールさえ一つも見当たりません。

PVAの痕もほとんど無いのでこのまま離型処理すれば製品の積層が出来そうですが、一応、＃４００→＃８００の順で全面を水研ぎしてポリッシャーでコンパウンド磨きをしました。

ツルピカになったところで離形ワックス処理をします。

離型ワックス後にＰＶＡを塗布し、乾燥後にゲルコートを塗装しました。

１日位置いて硬化させてから積層作業に入ります。

この時期（７月下旬）の昼間では気温が高すぎるので
早起きして早朝のうちに積層してしまう事になりました。

早朝なのでさすがに気温はそれほど高くはなかったのですが
念には念を入れて樹脂を冷却しておきました。

積層に使う量をカップに取り出したものを氷と保冷剤の入ったバケツに入れて２０分程度冷やしておきます。

硬化剤を少な目（0.5～0.8％）に混ぜて積層開始です。

積層枚数に関してはどの程度が適当なのか分からないのでとりあえず
全体を＃４５０で２層貼り、周囲は更に３ｃｍ程度の幅で２層貼りました。

周囲を肉厚にするのは上下を接着する時の「糊代」にする為です。

これで抜いてみてから強度が足りなかったり糊代が少なかったりしたら貼り足そうと思います。

翌日まで硬化させて脱型。

積層時に角部分にやや気泡が残っていましたが、表面上はとりあえずゲル欠けやチヂミ、ピンホールも無く綺麗な状態です。

周囲の不要部分を切り取って仕上げたところ、全体的な強度は問題無さそうですが、周囲の糊代部分が思ったよりも少ないのでここにはもうちょっと貼り増しした方が良さそうです。

周辺を貼り増すついでにウイングの取り付けステーをつける位置にも２層ほど積層して補強とします。

接着部の幅もどの程度が適当なのか分からないのですが
概ね5～8ミリ程度を確保しました。

雌型に合わせて平に削っておきます。

今作っているのはＭＲ２用にするので、ＭＲ２に既に付いているウイングステーの幅に合わせてウイング下部に切り込みを入れます。

ベビーサンダーに切断用の刃を付けて切ります。

切り込みの幅はヤスリ等で調整します。

同時進行でFRPの平板を作っておきました。

この板はトータル６プライ（＃４５０）で仕上がりの厚みはおよそ4ｍｍ。

平らなステンレス板の上にまず３プライ積層し、硬化後に剥がしておきます。
再度同じように３プライ積層し、硬化する前に先に作っておいた板を載せて重石を置いて合体させます。
積層面（繊維目が出ている方）同士を貼り付けているので表面はツルッと仕上がります。

ウイング下面の切り込みから差込み、ウイング上面にピッタリ当たるように合わせてあります。

ウイング本体を接着時にここも接着する事でウイングの剛性を上げる事が狙いです。

内部はこうなっています。

位置決めがしっかり出来ている事を確認してウイング下面の外側でホットボンドを使い仮固定しておきます。

内側を完全に固定します。

＃４５０を２層程度で両側から接着します。

並行して翼端板も作っておく事にしましょう。

平板を作って好きなように切り抜いても良いのですが、毎回切断粉まみれになるのも面倒なので簡単な雌型を作ってしまいます。

2.3mm厚のベニヤ板を欲しい形に切り抜き、木工ボンドやタッカー等でもっと厚めの丈夫な木の板に接着します。

木目が無い化粧版のようなものを使えばこの先の工程は必要ないのですが、
たまたま手近にあった材料で作り始めたので木目を消す作業をします。

ポリパテと硬化剤をそれぞれアセトンで希釈した物を吹き付けてパテ付けします。

木目を埋めるのが目的なので木目が見えなくなるまで吹き付けて厚みを稼ぎます。

硬化後に空研ぎ＃１８０辺りで全体を滑らかにします。

その後ゲルコートにパラフィンを混ぜた物を吹き付けて硬化させます。

硬化後に＃800で水研ぎして表面を滑らかにして雌型完成。

離型ワックス処理を数回施し、PVAを塗って積層準備です。

もちろんゲルコートを塗布し、2層積層して脱型。

続けて同じ手順で２層積層し、硬化する前に先に作っておいた翼端板の積層面を下向きにして接着します。

上に重りを載せるのですが、はみ出した樹脂が付いてしまわないようにビニール袋を切った物を上に載せてから木の板を載せ、その上から重りを載せて一晩硬化させます。

←翌日重りを取り除いたところ。

余分な樹脂ははみ出していて4層の割には薄くて丈夫になりました。

さて、ウイング本体の作業に戻ります。

ウイングの上面と下面は接着にするわけですが、何か良い接着剤は無いかと探しているといつも材料を購入しているFRP-ZONEさんで取り扱っている商品の中に

←この様な物がありました。

エポキシ系接着剤とかも考えたのですが価格的にコレの数倍はしますし、
硬化しても多少弾力が残っていた方が剥がれ難いと思われるので
その点でもこのパテなら大丈夫そうですね。

両側の合わせ目とウイングステー部に硬化剤を混ぜたパテを盛り付けて合わせます。

上面は雌型の中に入れておいたほうが安定するし位置決めがラクです。

パテははみ出す位に塗るので雌型内部とフランジ部、ウイングの外側のパテが付いてしまいそうな場所にはあらかじめ離型用ワックスを塗ってあります。

固定にはゴムバンドを使用して発泡スチロールのブロックを挟んであります。

硬化後（と言ってもカチカチではないですが）雌型から引き抜き、周囲に付いたパテを取り除いたところ。

ワックスが効いているのでスクレーパー等で簡単に剥がれます。

これで本体部はほぼ仕上がりですが・・・

・・・意外に普通・・・ですね
重さも普通の市販品とあまり変わらない感じ。

単体で見ていると大きさもさほど感じませんねぇ（＾＾；）

先に作っておいた翼端板を固定します。

どうせ翼端板は外さないのでリベットで固定してしまいます。

それぞれが上面と下面にかかるように穴を開けて固定します。
これは万が一接着用のパテが剥がれてしまった場合でもバラバラにならないようにする為の保険ですね。

貼り付け前に合わせ目にも接着用パテをしっかり塗ってあります。

大きさの比較の為に今まで付けていたウイングと並べてみました。

今までのがオモチャのように見えるほどデカいですね(^^;)

厚み、幅、長さ、全てにおいてサイズアップしてあります。
更にウイングの取り付け高さも今までより50ｍｍほど高くなるよう作ってあります。

ステー部にウイングの角度調整用の固定穴を開けます。

ほぼ水平で効果が得られる予定なので、水平固定の穴と
それより5度ほど前傾させた穴の２個だけにしました。

あとは実走してみて追加することにします。

とりあえず仮固定。

かなりデカくなっていますね～

はみ出しているようにも見えますが、ちゃんと車幅に収まっています。

全体を#600の耐水ペーパーで足付けして黒に塗装して完成！

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