EXPIRE, the quickly foldable large quadcopter by Blaise_fr

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[EN]
Updates:
[29/12/2020] Canopy and clips added (+-30g).
This is Expire, any similarity to a big brand commercial quad would be only coincidental, it is a simple modular quadcopter which can be quickly folded for optimum compactness in transport despite its size.
With 15 ”folding propellers: 440X240X230mm
The arms are held in position for flight by pins that are quickly insert and lock without tools.
The lower and upper plates are strictly symmetrical except for the size of the pre-holes respectively for the M3 inserts or the M3 screw heads. Even without exception if you are using M3 inserts with a diameter of 6mm (M3 heads are generally 5.5mm).
The integration of the screw heads in the frame allows easy use of the top plate for mounting electronics.
12mm aluminum tube arms were chosen, heavier than carbon certainly, but more solid and more accessible. In addition, the shape ensures a perfect fit between the plates.
The motor supports designed for a 4-hole M3 mounting with a 25mm diameter can be used as feet or 7.5mm square aluminum tubes can be inserted.
Mounting the camera on a rostrum towards the front should allow a comfortable viewing angle. Pay attention to the machine's balancing!
Weight of the whole frame with engine mounts but without feet: 356g
Feet 13cm under the tube mount X4: 449g (tarot 650 = 476g)
Printing in ABS (for temperature resistance), walls and top / bottom 0.8mm, 15% and 25% infill for motor supports (to be printed with the hole in the vertical arm and supports).
My personal configuration:
Propulsion, 6S (2x3S) Ovonic 8000maH, ESC 2-6S 40A, racerstar 3508 380kv, 1240 prpellers
Pixhawk, storm32 (powered by a 12V BEC).
2452g ready to fly
Flight time (dynamic, in automatic mode most of the time) few more than 15Mins.
Detail of test, start from ground with 4.2V/cell, failsafe trigger at 3.4V/cell.
Propeller choice :
1447, hover at 19A throttle 14 to 18% (very low, quite dangerous!), 12 minutes flight time 4300mah used, climb like a rocket!
1240, hover at 16A throttle 20 to 24%, 15 minutes flight time 4300mah used, more stable!
After landing, 1447 props motors 42°c, 1240 props around 30°c resting voltage up to 3.7V/cell
Test with1447 props & battery 4S 5000maH :
2128g ready to fly, less stable but conditions was more windy
11 minutes 42s flight time, failsafe trigerred by mAh (4000 consommés) at 3.45V/C soit 4316mAh sur tout le vol.
dynamic flight consumption 21A
hover at 24.5 to 32% of throttle
As conclusion, 4S battery with more capacity could give better flight time, the additionnal weight created can induce faster propeller's ans could make the flight more stable, 8000mAh could be fine, even 2x 4S 4000mAh in parralel to secure the machine in case of lipo failure. 4S voltage allow to use the machine size with 14" props.
During this test I discovered that during 6S test failsafe was 3.4v/c but also 4000mAh (8000mAh battery!). So 0.8V are remaining to befre reaching 3.4v/c it could induce +700mAh usable and 2minutes30s of additionnal flight time, so 17m30s, that require test to valid it.
Possible enhancement :
actual motors unavailable -> Racerstar 4108 380kv (low cost choice), others equivalent power motors, quality equal or better
test with 1137 props
branded propeller, with better quality/yield
less powerful ESC (30A maybe 20A)
better quality battery (tattu, genace, turnigy...)
hood on the electronic
Other possible propulsion :
use of lower kv motors that suit larger propellers than 12" with 6S battery
use of 4S or 5S battery with the same motors to suit larger propellers than 12"
All included cost (copter with pixhawk, telemetry, gimbal, LIPO's, charger and remote control) approximately 400€.
[FR]
Mise à jour :
[29/12/2020] Capot et clips ajouté (+-30g).
Expire, toute ressemblance avec un nom commercial d’une grande marque bien connue ne serait être que purement fortuite est un quadcopter simple modulaire et pliable de manière rapide pour une compacité optimale au transport malgré sa taille.
Avec hélices 15 » repliables : 440X240X230mm
Les bras sont maintenus en position pour le vol par des tenons qui s’insèrent et se verrouillent rapidement sans outil.
Les platines inférieures et supérieures son strictement symétriques à l’exception de la taille des logements respectivement pour les inserts M3 ou les têtes de vis M3. Voir sans exception si vous utilisez des inserts M3 de diamètre 6mm (les têtes M3 font généralement 5.5mm).
L’intégration des têtes de vis dans le châssis permet une utilisation aisée de la platine supérieure pour le montage de l’électronique.
Il a été choisi des bras en tube aluminium 12mm, plus lourds que des carbones certes, mais plus solides et plus accessibles. En outre la forme permet d’assurer un maintien parfait entre les platines.
Les supports moteurs prévus pour un montage 4 trous M3 au diamètre 25mm peuvent tel quels servir de pieds ou des tubes carré aluminium 7.5mm peuvent y être insérés.
Le montage caméra sur un rostre vers l’avant doit permettre un angle de vue confortable. Attention à l’équilibrage de la machine !
Poids de l’ensemble du chassis avec supports moteur mais sans pieds : 356g
Pieds 13cm sous le tube et patins X4 : 449g (tarot 650 = 476g)
Impression en ABS (pour la tenue à la température), murs et haut/bas 0.8mm, remplissage 15% et 25% pour les supports moteurs (à imprimer avec le trou du bras vertical et supports).
Ma configuration perso :
Propulsion, 6S (2x3S) Ovonic 8000maH, ESC 2-6S 40A, racerstar 3508 380kv, hélices1240
Pixhawk, storm32 (alimenté par un BEC 12V).
2452g prêt a décollage
Temps de vol (dynamique, en mode automatique majoritairement) un peu plus de 15Mins.
Détails d'essais, décollage à 4.2V/cell, failsafe à 3.4V/cell.
Choix d'hélices :
1447, stationnaire à 19A gaz 14 à 18% (c'est bas, un peu dangereux!), 12 minutes de vol 4300mah utilisés, grimpe comme une fusée!
1240, stationnaire à 16A gaz 20 à 24%, 15 minutes de vol 4300mah utilisés, plus stable!
Après atterrissage, hélice 1447 moteurs à 42°c, hélices1240 moteurs à environ 30°c tension de batterie au repos > 3.7V/cell.
Test avec hélices 1447 et batterie 4S 5000maH :
2128g en ordre de vol l’appareil semble moins stable mais les conditions sont plus venteuses
11 minutes 42s de vol, failsafe déclenché par les mAh (4000 consommés) à 3.45V/C soit 4316mAh sur tout le vol.
Consommation moyenne en vol dynamique 21A
stationnaire de 24.5 à 32% des gaz.
Conclusion, une lipo 4S de capacité plus importante pourrait offrir un temps de vol supérieur, le poids supplémentaire impliquant une hausse de régime des moteurs rendrait probablement la machine plus stable, 8000mAh pourrait être bien voir 2x 4S 4000mAh en parallèle qui sécurisent la machine en cas de défaillance d’une des deux lipo. La tension 4S permet d’exploiter la taille de la machine avec des helices de 14”.
Au cours du test j’ai découvert que mon failsafe durant les test 6S était à 3.4V/C mais à 4000mAh (batterie 8000!). Cela laisse 0.8V/6élements=0.13V/C et permet d’utiliser 700mAh de plus soit environ 2m30s de vol suplémentaire selon le log, donc 17m30s d’autonomie, à confirmer en test.
Évolution possibles :
moteurs actuels indisponibles -> Racerstar 4108 380kv (choix pas cher), autres moteurs de puissance équivalente, qualité égale ou supérieure
test avec hélices 1137
hélices de marque, de meilleure qualité/rendement
ESC moins puissants (30A voir 20A)
batterie de meilleures qualité (tattu, genace, turnigy...)
capot sur l'électronique
Propulsion alternatives :
moteur à kv < pour utiliser des hélices >12" toujours en 6S
utilisation de batterie 4S/5S avec les mêmes moteurs pour utiliser des hélices >12" toujours en 6S
Cout tout inclus (drone avec pixhawk, télémétrie, gimbal, 2 LIPO, chargeur, télécommande) environ 400€.