Research Article

Investigation of the effect of various composite architectures on the aeroelastic behavior of an aircraft wing

Volume: 15 January 15, 2026
EN TR

Investigation of the effect of various composite architectures on the aeroelastic behavior of an aircraft wing

Abstract

This study presents a numerical investigation of the aeroelastic behavior of a composite aircraft wing. The primary objective is to evaluate the influence of fiber orientation and stacking sequence on aeroelastic instabilities, namely flutter and divergence, and to elucidate the role of structural stiffness in these phenomena. Fifteen wing configurations with distinct laminate layups were analyzed through combined structural and aerodynamic simulations. The mechanical response of each configuration was characterized by calculating the fundamental stiffness matrices—[A] extensional stiffness, [B] coupling stiffness, and [D] bending stiffness—from which the effective bending stiffness (EI) and torsional stiffness (GJ) were derived. The results reveal that ±45° laminates enhance flutter speed, whereas 45°/90° laminates increase divergence speed. These findings underscore the potential of laminate tailoring to enable the early prediction of critical aeroelastic boundaries in composite aircraft design, thereby facilitating structural optimization and improving both the efficiency and robustness of the design process.

Keywords

References

  1. D. H. Hodges and G. A. Pierce, Introduction to Structural Dynamics and Aeroelasticity, vol. 15. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2011.
  2.     T. A. Weisshaar, Aeroelastic tailoring – current status and future direction, Journal of Aircraft, vol. 50, no. 1, pp. 1–15, 2013. https://doi.org/10.2 514/1.C031606.
  3.     M. Berthelot, Composite Materials: Mechanical Behavior and Structural Analysis. Berlin, Germany: Springer, 1999.
  4.     J. R. Wright and J. E. Cooper, Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads, Aerospace Series. Chichester, UK: Wiley, 2015.
  5.     C. E. S. Cesnik, D. H. Hodges, and M. J. Patil, Aeroelastic Analysis of Composite Wings, 37th AIAA Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, Salt Lake City, Apr. 1996.
  6.     M. H. Shirk, T. J. Hertz, and T. A. Weisshaar, Aeroelastic tailoring – Theory, practice, and promise, Journal of Aircraft, vol. 23, no. 1, pp. 6–18, Jan. 1986. https://doi.org/10.2514/3.45260.
  7.     A. D. Marano, M. Guida, T. Polito, and F. Marulo, Aeroelastic tailoring of composite wings for the Next Generation Civil Tiltrotor, Aerospace, vol. 9, no. 7, pp. 1–22, 2022. https://doi.org/10.3390/aerospace 9070335.
  8.     A. Sharma, A. Karpel, R. Ajaj, and M. Garrick, Aeroelastic analysis and design of composite wings: A review, Preprints, 2024. https://doi.org/10.212 03/rs.3.rs-3901634/v1.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Aerodynamics (Excl. Hypersonic Aerodynamics) , Aerospace Materials , Aerospace Structures

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

December 2, 2025

Publication Date

January 15, 2026

Submission Date

July 30, 2025

Acceptance Date

October 6, 2025

Published in Issue

Year 1970 Volume: 15

APA
Özdemir, F., & Çelik, H. (2026). Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15, 1-8. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1753986
AMA
1.Özdemir F, Çelik H. Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. 2026;15:1-8. doi:10.28948/ngumuh.1753986
Chicago
Özdemir, Furkan, and Harun Çelik. 2026. “Farklı Kompozit Mimarilerin Uçak Kanadının Aeroelastik Davranışı üzerindeki Etkisinin Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 (January): 1-8. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1753986.
EndNote
Özdemir F, Çelik H (January 1, 2026) Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 1–8.
IEEE
[1]F. Özdemir and H. Çelik, “Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi”, NOHU J. Eng. Sci., vol. 15, pp. 1–8, Jan. 2026, doi: 10.28948/ngumuh.1753986.
ISNAD
Özdemir, Furkan - Çelik, Harun. “Farklı Kompozit Mimarilerin Uçak Kanadının Aeroelastik Davranışı üzerindeki Etkisinin Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 (January 1, 2026): 1-8. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1753986.
JAMA
1.Özdemir F, Çelik H. Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. 2026;15:1–8.
MLA
Özdemir, Furkan, and Harun Çelik. “Farklı Kompozit Mimarilerin Uçak Kanadının Aeroelastik Davranışı üzerindeki Etkisinin Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 15, Jan. 2026, pp. 1-8, doi:10.28948/ngumuh.1753986.
Vancouver
1.Furkan Özdemir, Harun Çelik. Farklı kompozit mimarilerin uçak kanadının aeroelastik davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. 2026 Jan. 1;15:1-8. doi:10.28948/ngumuh.1753986