Présentations

La fabrication du Mini X4 pas à pas

(complèment de l'article 'l'Aventure des X4' publié dans RC Pilot N°26 - décembre 2005)

Les lignes qui suivent décrivent les quelques petits trucs qui m’ont permis de fabriquer le dernier né de nos drônes quadripales X4. Je pense qu ‘elles pourront inspirer tous ceux qui construisent eux même leurs modèles ou qui désirent le faire. A l’époque où j’ai commencé sa construction je n’avais pas lu l’excellent livre de M. Brocard sur les moteurs électriques. Je pense que sa lecture m’aurait évité pas mal d’essais inutiles. C’est chose faite depuis, ce qui me fait dire que les résultats obtenus sont perfectibles.



Les essais de motorisation.

Le banc d'essais moteur.
Le banc d'essais moteur.
J’ai tout d’abord fabriqué un banc d’essais qui allait me permettre grâce à une petite balance de précision et une alimentation variable de mesurer la traction statique ainsi que d’autres paramètres de l’ensemble de propulsion. C’est un accessoire très pratique très facile à fabriquer et qui rend bien des services lorsqu’on conçoit ses propres machines. Il s’agit tout simplement d’un renvoi d’angle en ctp qui transmet la traction du moteur sur le plateau de la balance. Le bâti moteur étant amovible il m’est très facile de changer le moteur, les rapports de réduction ainsi que les pales pour faire des essais.
Ayant préalablement estimé le poids de la machine à environ 80 g, il fallait avoir au minimum 20 g de traction par moteur sous une alimentation de 6 V pour espérer voir s’élever l’engin. Les moteurs seraient des MV20-HV de chez Mabuchi. Après pas mal d’essais avec divers taux de réduction et différent types d’hélice tant au niveau du pas que du diamètre, j’ai obtenu avec un taux de réduction de 5 :1, une traction de 35g sous 6V avec un courant de 650mA. Soit 140 g de traction totale, plus qu’il n’en faut pour décoller sachant que l’appareil serait alimenté en 2 éléments LiPo de 370 mAh. Le fait d’utiliser des hélices tripales n’augmente pas le rendement mais je trouve ça tellement plus sympa !.

La fabrication du Mini X4 pas à pas

Avertissement

Les méthodes présentées ici sont adaptées à des engins de petites tailles, il est évident que pour des modèles plus important des techniques plus sophistiquées de moulage et d’étuvage s’imposeraient.

Fabrication des pales

Imprégnation du tissus
Imprégnation du tissus
Elles sont réalisées avec 3 couches de tissu de carbone 95g/m2 moulé sur un aérosol de 53 mm de diamètre (250ml). Cette méthode m’a toujours donné satisfaction pour fabriquer les pales qui équipent mes modèles, qu’ils soient hélico ou avions et maintenant les quadrirotors. J’y suis d’ailleurs obligé car je n’ai pas trouvé d’hélice de cette taille tournant à droite.
Tout d’abord il faut découper 3 pièces de tissu de carbone (la trame en biais) et les empiler sur une feuille de polyuréthane (sacs plastique que l’on trouve au rayon fruits et légumes des grandes surfaces). Résiner abondamment, disposer une autre feuille de polyuréthane sur le dessus des pièces de tissus, puis faire pénétrer la résine à l’aide d’un rouleau à pâtisserie. Il faut retourner l’ensemble et renouveler l’opération tant que la résine n’a pas traversé les 3 épaisseurs de tissu.

Elimination du surplus de résine
Elimination du surplus de résine
Une fois le tissu bien imprégné il va falloir pomper l’excédent de résine. Il faut ensuite retirer la feuille de polyuréthane se trouvant sur le dessus du sandwich et à l’aide de papier absorbant enlever le maximum de résine. Cette opération est à renouveler plusieurs fois et des deux côtés de la pièce de tissu en laissant toujours une feuille de polyuréthane sous les pièces de tissus. Il ne faut plus qu’il reste de trace de résine sur le papier absorbant, pour cela ne pas hésiter à presser fortement le tissu.

Mise en forme du tissu sur l'aérosol.
Mise en forme du tissu sur l'aérosol.
La surface du tissu devient alors lisse et brillante. Il ne reste plus qu’à débarrasser la pièce de tissu de la feuille de polyuréthane restante et de laisser sécher en forme sur l’aérosol préalablement imprégné de démoulant ou de cire d’ameublement.

Traçage de la génératrice du cylinbdre à l'aide du profilé alu.
Traçage de la génératrice du cylinbdre à l'aide du profilé alu.
Avant de démouler la forme pour y découper les pales il faut tracer les génératrices du cylindre à l’aide d’un profilé en L. Cela servira de repère pour bien aligner le bord d’attaque des pales dans l’axe du cylindre afin qu’il n’y ait pas de vrillage.

Découpe d'une pale.
Découpe d'une pale.
Le contour de la pale ayant été reporté sur de l’adhésif, il faut le placer sur la forme en carbone et decouper la pale à l’aide d’un ciseau sans oublier de repérer à l’aide d’une épingle le trou qui servira à la fixer sur le plateau d’hélice. Il faut ensuite enlever le gabarit adhésif et agrandir avec un foret de 1,6mm le trou préalablement repéré. Recommencer l’opération pour les 11 pales restantes.
Les 12 pales étant terminées il faut maintenant leur donner le pas déterminé lors des essais.

Donnons du pas.

Bien que le fait de mouler des pales sur un cylindre et de leur donner une forme de trapèze leur donne un pas naturel et évolutif cela ne suffit pas car selon où est placé le pied de pale (entre 25 et 50% de la corde), la pale à une incidence plus ou moins négative. Il faut donc corriger ce défaut en tordant le pied de pale jusqu’à obtention de l’angle d’attaque désiré.

Calage de la pale sur le bloc rotatif.
Calage de la pale sur le bloc rotatif.
Je vous livre ici la méthode que j’utilise, libre à vous de vous en inspirer.
Je me sers des accessoires d’un tour miniature Unimat 1 pour donner le pas désiré à la pale.
D’un côté le pied de pale est fixé sur un plateau rotatif gradué en degrés et de l’autre la pale repose sur un support fixe.

Modification de l'incidence du pied de pale à l'aide d'un fer à souder.
Modification de l'incidence du pied de pale à l'aide d'un fer à souder.
A l’aide du plateau rotatif je sélectionne l’angle voulu il me suffit ensuite de chauffer légèrement le pied de pale avec un fer à souder pour ramollir la résine. On sent très bien le pied de pale se déformer sous l’effet de la chaleur, il faut ensuite laisser refroidir et le tour est joué. Il ne faut pas laisser trop longtemps la pane sur la résine, dès que l’on sent un ramollissement il faut ôter le fer tout de suite sinon l’époxy risque de brûler et ce serait fichu. Cette opération peut se répéter plusieurs fois à condition de faire attention.

L’ensemble de propulsion.

Imprégnation du tissu.
Imprégnation du tissu.
Les bâtis moteurs sont réalisés avec deux couches de tissus de carbone 95g/m2 moulé sur un gabarit en tube d’alu et maintenu à l’aide de cales et de serre-joints. Les feuilles de polyuréthane ne sont pas enlevées et servent de démoulant.

Le gabarit en tube alu.
Le gabarit en tube alu.

Mise en forme du tissu.
Mise en forme du tissu.

Maintien en forme de l'ensemble.
Maintien en forme de l'ensemble.

Le bâti brut de démoulage.
Le bâti brut de démoulage.
Après séchage il faut ajuster les bâtis aux bonnes dimensions avec des ciseaux et du papier abrasif.

Matériel nécessaire.
Matériel nécessaire.
Les axes d’hélices de 1mm sont montés sur des roulements épaulés de 3mm de diamètre. Ces roulements sont fixés sur des petits tubes réalisés en papier roulé sur un foret de 3 mm collé à la cyano.

Rouler le papier sur le foret.
Rouler le papier sur le foret.

Placer les roulements.
Placer les roulements.

Montage du porte-pale sur son axe.
Montage du porte-pale sur son axe.
Les plateaux d’hélice sont découpé dans de la plaque de carbone que j’ai réalisé toujours selon la même méthode mais cette fois en résinant 6 couches de tissus maintenus entre deux plaques de verre.
Préalablement percés,ils sont ensuite collés sur l’axe en utilisant une équerre à chapeau comme guide.
Un petit tourillon en bois viendra renforcer le collage.

Glisser le tube dans le bâti.
Glisser le tube dans le bâti.
Les tubes munis de leurs roulements seront collés à l’intérieur des bâtis.

Vue d'un bâti moteur.
Vue d'un bâti moteur.
Les roues dentées seront collées d’un côté ou de l’autre de l’axe selon le sens de rotation des hélices
Les moteurs sont ensuite ajustés sur les bâtis. Je les coince à l’aide d’un petit serre-joint et je vérifie l’entre-dent avec une loupe mais surtout à l’oreille en alimentant les moteurs. Quand le son est régulier sans à-coup et que le moteur tourne sans forcer, en principe l’entre-dent est bon. Il ne reste plus qu’à coller les moteurs en place.

Les cônes

Le gabarit et le tourne-broche.
Le gabarit et le tourne-broche.
Ils sont en polystyrène tourné puis peint avec de la peinture acrylique.
Avant de passer au tournage j’ai du fabriquer l’outil nécessaire à leur réalisation. Ca ressemble un peu à un tourne-broche sur lequel un gabarit muni de papier abrasif vient coulisser et donner la forme définitive au cône. Le tourne-broche est en corde à piano de 1 mm sur laquelle est collé un disque de ctp 1 mm muni de trois griffes. Le gabarit est en ctp de 3 mm sur lequel j’ai collé un tube laiton de 2 mm et de l’abrasif fin sur le contour de la forme.

Mise en forme d'un cône.
Mise en forme d'un cône.
Pour réaliser les cônes il faut découper un morceau de polystyrène et le traverser avec le tourne-broche. L’ébauche de la forme sera donnée à la pièce avec du papier abrasif fin puis il suffira de monter le gabarit sur le tourne broche pour donner sa forme définitive au cône, un coup d’abrasif de 600 viendra parfaire l’état de surface avant d’appliquer deux à trois couches de peinture acrylique mate de la couleur de votre choix.

Découpe des entailles.
Découpe des entailles.
Il est préférable de repérer l’avant de l’appareil par un cône de couleur différente. Après séchage, il faut poncer avec de l’abrasif à l’eau de 600 ou 800 en faisant tourner la pièce à l’aide du tour. Il ne reste plus qu’à détacher le cône avec un cutter à le creuser un peu et à découper les trois entailles des pieds de pales.

Le châssis

Enfilage de la chaussette sur le tube alu.
Enfilage de la chaussette sur le tube alu.
Il est constitué de tubes de carbone et qui relient les bâtis moteurs à une couronne centrale et d’une croix en joncs de carbone.
Les tubes sont réalisés à partir d’une chaussette carbone de 2,5 mm glissée sur un tube d’alu, enduite de résine et débarrassée de l’excédent selon la méthode habituelle. Après séchage, il suffit de tremper l’ensemble dans de la lessive de soude pendant 24 h en remuant de temps en temps. L’aluminium est dissout, il ne reste que le tube de carbone
La couronne centrale est réalisée à partir d’une forme cylindrique en polystyrène sur laquelle j’ai moulé deux épaisseurs de tissu de carbone de 95g/m2 que j’ai ensuite évidé pour gagner du poids.
La croix est constituée de quatre joncs carbone de 1 mm ligaturés et collés. La bulle transparente est issue d’une bouteille de soda.

L’électronique

Mise en place de la platine de contrôle.
Mise en place de la platine de contrôle.
La platine électronique de dernière génération réalisé par Pascal ainsi que le récepteur Multiplex Pico sont posés sur la croix et logés sous la bulle, les fils venant des moteurs passent dans les tubes de carbone. L’accu de 2 éléments LiPo 370mAh est placé sous la platine, dans la couronne.

La connectique

Les connecteurs mâles et femelles.
Les connecteurs mâles et femelles.
Les connecteurs d’alimentation sont réalisés avec des broches de prises informatiques que j’extrais de leurs embases avec un tournevis et un marteau.

La méthode...
La méthode...

Assemblage des pales

Pales et cônes.
Pales et cônes.
Les pales sont fixées sur le moyeu à l’aide de vis de 1,6 mm. Les cônes sont glissés sur l’axe laissé long volontairement pour les accueillir.
Je me sers d’un gabarit fabriqué avec un couvercle en plastique pour aligner les pales très précisément.

Vue sur le montage des pales.
Vue sur le montage des pales.

Gabarit d'alignement.
Gabarit d'alignement.

La fabrication du Mini X4 pas à pas

X4.jpg X4.jpg  (110.61 Ko)


Mardi 6 Mars 2007
Laurent Michelet



Commentaires articles

1.Posté par Rculone le 05/11/2007 08:04
Bravo , chapeau ...... un travail minitieux et de la technique , j'aimerai avoir la moitié de vos capacités. ;-)

2.Posté par cl ment le 10/11/2007 18:27
houlala!!!
c'est trop dur pour moi!!!!
mais chapeau quand-même!!!

3.Posté par juigues olivier le 04/03/2008 15:41
bonjour très belle réalisassions le x4 je voudrais savoir combien vous a couté l'électronique

4.Posté par hossa sami le 08/07/2008 18:50
c le truc a fabriquer le plus dur u monde il est impossible!!!!!!!!!!

5.Posté par xseb le 12/08/2008 13:58
Felicitation pour ce bijoux , j'ai une question a poser ; ou je peux avoir des plans de constrution sur la platine électronique .

6.Posté par Martin le 30/09/2008 18:11
Tu me la coupe. Bravo !!!!!!!!

7.Posté par xseb le 01/11/2008 16:43
Hello Qui a le plans de constrution sur la platine électronique ou trouver la partie electronique
xseb50@aol.com


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