463L Tipi Hava Kargo Paletinin Tasarım Optimizasyonu ve Malzeme İnovasyonu

Abstract

Bu çalışma, 463L hava kargo paleti için palet çekirdeğinin optimizasyonuna odaklanan yenilikçi bir tasarım yaklaşımı sunmaktadır. Yeniden tasarım sürecinde, çekirdeğin geometrisi yeniden yapılandırılmış ve geleneksel balsa ahşap çekirdek yerine %30 cam elyaf takviyeli polipropilen (PP-GF30) bir yapı kullanılmıştır. Çalışmanın temel amacı, mevcut tasarım gereksinimlerine uygunluğu korurken paletin toplam ağırlığını ve kalınlığını azaltmaktır. Önerilen konfigürasyonun yapısal bütünlüğü, ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen sonlu elemanlar analizi ile doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yeniden tasarlanan palet referans tasarıma kıyasla toplam ağırlıkta %6,67 azalma, kalınlıkta %27,15 düşüş ve kritik yükleme koşulu altında %28,55 daha düşük sehim değerleri sağlamıştır. Bu iyileştirmeler, daha yüksek faydalı yük kapasitesi, artırılmış palet istifleme yüksekliği ve kolay üretilebilir bir çekirdek tasarımını mümkün kılmaktadır. Ayrıca, paletler arasında kütle uniformitesinin sağlanması, kargo bölmesi hesaplamalarında daha yüksek hassasiyet elde edilmesine katkı sunmaktadır. Bu hassasiyet, uçağın ağırlık merkezine göre daha dengeli yükleme yapılmasına olanak tanıyarak uçuş emniyetini ve genel uçak performansını olumlu yönde etkilemektedir.

Keywords

• 463L hava kargo paleti
• kompozit çekirdek tasarımı
• sonlu eleman analizi
• ağırlık azaltma
• uçak performansı

Design Optimization and Material Innovation for the 463L Air Cargo Pallet

Abstract

This study introduces a novel design approach for the 463L air cargo pallet, with emphasis on optimizing the pallet core. The redesign involved both geometric modification of the core and substitution of the conventional balsa wood with a 30% glass fiber reinforced polypropylene structure. The objective was to reduce overall weight and thickness while ensuring compliance with established design requirements. Finite element analysis was performed in ANSYS to validate the structural integrity of the proposed configuration. The redesigned pallet achieved 6.67% reduction in total weight, 27.15% decrease in thickness and 28.55% less deflection under the critical loading scenario compared with the baseline design. These findings offer increased payload capacity, increased pallet stack height and an easy manufacturable core. Additionally, mass uniformity among the pallets was achieved, contributing to precise cargo hold calculations. This precision enables more accurate balanced loading about the aircraft´s center of gravity, which contributes to flight safety and overall aircraft performance.

Keywords

• 463L air cargo pallet
• Composite core design
• Finite element analysis
• Weight reduction
• Aircraft performance

References

1. 1. 463L pallet and dunnage system evaluation, AL/HR-TP-1997-0043, United States Air Force Armstrong Laboratory, USA, 1997
2. 2. Interface standard: designing for internal aerial delivery in fixed wing aircraft, MIL-STD-1971D, United States Department of Defense, USA, 2021
3. 3. Pallet assembly cargo HCU-6E, DWG NO: 7031843, United States Air Force, Warner Robins Air Logistics Centre, USA, 2012
4. 4. Extrusion pallet rail airborne cargo, DWG NO: 7133042, United States Air Force, USA, 2005
5. 5. Engineering study report universal platform and cargo restraint device, AD648986, Books & Perkins Incorporated, Defense Product Division, USA, 1965
6. 6. M. Borrega, L. J. Gibson (2015). Mechanics of balsa (Ochroma pyramidale) wood. Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology.
7. 7. Wood handbook: Wood as an engineering material, United States Department of Agriculture Forest Services, USA, 2021
8. 8. Loading and tiedown procedures for conventional ammunition items on the 463L/Intex pallet for the Comanche and kiowa helicopters,” DA 12/1-92, Department of Army Drawing, USA, 1992

9. 9. Air deployment planning guide,” GTA 55-07-003, Headquarters: Department of Army, USA, 1996
10. 10. Polypropylene with 30% Glass Fiber Filler,” MatWeb material property data, Mar. 1, 2025.
11. 11. Polypropylene with 30 % glass fibre (PP GF30),Kern GmbH, Mar. 5, 2025. [Online].
12. 12. Polypropylene Technical Datasheet. PP-30GF, Smiths metal centres, Mar. 1, 2025. 13. Technical Datasheet for Ultrafuse PP GF30, BASF 3D printing solutions BV, Mar. 3, 2025.
13. 14. PP-30GF Material Datasheet, addimen additive manufacturing, Mar. 3, 2025.
14. 15. Technical Datasheet GEHR PP-30GF,” GEHR GmbH, Mar. 3, 2025.
15. 16. Material properties Ultra Wear PP-GF30, POLYTRON Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, Mar. 6, 2025.
16. 17. H. M. Öztemiz and Ş. Temiz, “Experimental and FEM investigation of bending behaviors of S-core sandwich panel composites”, International Journal of Solids and Structures, 286, 2024.
17. 18. M. F. Gomaa, W. A. Attia, and A. H. Amer, “Finite Element Analysis of Out-Of-Plane Bending of Precast Concrete Sandwich Panels”, International Journal Civil Engineering, vol. 11, no.2, 2020.
18. 19. K. Ç. Çıbıkçı, “Modal Analysis of Sandwich Structure Using Finite Element Approach”, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol. 16, no.3, pp. 717-724, 2025.
19. 20. P. Cerracchio, M. Gherlone, M. Di Sciuva, and A. Tessler, “A novel approach for displacement and stress monitoring of sandwich structures based on the inverse Finite Element Method”, Composite Structures, vol. 127, pp. 69-76, 2015.
20. 21. S. Upreti, V. K. S,ngh, S. K. Kamal, A. Jain, and A. Dixit, “Modelling and analysis of honeycomb sandwich structure using finite element method”, Materials Today: Proceedings, vol. 25, pp. 620-625, 2020.