En genel hali ile aeroelastisite, elastik bir yapının deformasyonu ve hava akışından kaynaklanan aerodinamik kuvvetler arasındaki etkileşimi inceleyen bir çalışma alanıdır.
Şekil 1’de Hodges[1]’ın aeroelastisite için yapmış olduğu şematik gösterim mevcuttur.
Daimi akımın sebep olduğu aerodinamik kuvvetler ile bunun sonucunda meydana gelen elastik deformasyon arasındaki etkileşim statik aeroelastisitenin çalışma alanını oluşturmaktadır. Bu konudaki en genel problem yapıda meydana gelen elastik deformasyonların aerodinamik kuvvetler üzerindeki etkisidir. Bu etkiler uçuş performansını etkileyebilecek derecede önemlidir. Statik aeroelastisite ile ilgili bilinen en önemli problem ise diverjans olarak bilinen yapısal kararsızlık durumudur. Atalet kuvvetlerinin daha az etkiye sahip olduğu bu durumda yapıda meydana gelen deformasyonlar aerodinamik kuvvetlerin artmasına sebep olur. Aerodinamik kuvvetlerdeki bu artış ise yapıda meydana gelen deformasyonları daha da artırır ve böylece sistemin yapısında bir çöküş oluşur. Bu durum statik aeroelastik kararsızlık; yani diverjans olarak bilinir. Eğer atalet kuvvetlerinin sistem üzerindeki etkisi artarsa ve bu kuvvetler baskın bir rol oynarsa dinamik aeroelastik kararsızlık durumu olan flutter meydana gelir. Flutter kontrol altına alınamazsa yapının kaybı söz konusu olur.
Daha güvenli ve yüksek performanslı hava araçları tasarlayabilmek için “flutter” ve “diverjans” gibi aeroelastik kararsızlık gösteren durumların tam doğru olarak tahmin edilmesi gerekir; bu da yapısal ve akışkan modellerinin eş zamanlı analizlerini ve akışkan yapı bağlaşımını gerektirir. Akışkan-yapı bağlaşımı problemlerinde akış sistemi Navier-Stokes denklemleri tarafından kontrol edilirken, yapısal kısım denge denklemleri ile kontrol edilir. Aerodinamik basınç kuvvetleri yapı üzerinde deformasyonlara sebep olur ve bu deformasyonlar da aerodinamik kuvvetlerde değişikliklere sebep olur. Bu yüzden bu iki sistemin birbiriyle eşlenmesine ihtiyaç vardır. Bu durum üç ayrı çeşit modelleme yöntemiyle gerçekleştirilebilir:
- Tam Bağlaşım: Tam bağlaşım yönteminde sistem, yapı ve akış için kullanılan teorilerin tek bir denklem kümesi altında birleştirilmesiyle çözülür. Bu yöntemin hesaplama maliyeti yüksektir.
- Sıkı Bağlaşım: Bu yöntemde yapı ve akış uzayları farklı modüller kullanılarak çözülür. Çözüm sırasında her iterasyonda modüller arası bilgi alış verişi gerçekleştirilir.çözüm her iki modülde de yakınsama gerçekleşene kadar devam eder. Sıkı bağlaşım yönteminde akış ve yapı ayrı modüllerde çözüldüğünden her iki uzayı modelleyen çözüm ağının farklı olması bu çözümün zorluğunu oluşturmaktadır.
- Gevşek Bağlaşım: Bu yöntemde de sıkı bağlaşım yönteminde olduğu gibi akış ve yapı ayrı modüllerde çözülür fakat modüller arası bilgi alış verişi ya seçilen belirli bir sayıda yapılır ya da sadece bir kere yapılır. Genellikle basit yapıdaki lineer problemler için kullanılmaktadır.