構造系設計エンジニアとは?仕事内容・必要なスキル・キャリアパスを解説!

ロケットや人工衛星の機体構造を、仕様書に基づいて実際に設計・検証する職種です。
設計の実務経験を積みながら、構造系システムエンジニアやプロジェクトリーダーへとキャリアを広げていきます。
※推定年収は、関連職種の公的統計および宇宙業界の直近の求人市場データに基づく推計値です。経験やスキル等により実際の金額は異なります。
記事のまとめ
  • 構造系設計エンジニアとは 宇宙機の機体構造を仕様に基づいて設計・検証する職種です。
  • 構造系設計エンジニアに求められるスキルは、構造設計・解析と材料設計です。
  • 構造系設計エンジニアの平均年収は600万円
目次
構造系設計エンジニアの主な仕事は、「ロケットや人工衛星の機体の骨組みや外板を、決められた仕様書をもとに実際に設計し、強度や耐久性を解析・試験で確認すること」です。
ここでは、構造系設計エンジニアの仕事内容、役割について解説していきます。
構造系設計エンジニアは、構造系システムエンジニアが決めた仕様に基づき、宇宙機の機体構造を実際に設計する仕事です。
機体の骨組みや外板の形状・材料を具体的に決め、コンピュータ上で強度や耐久性をシミュレーションします。さらに、検証計画の策定や試験結果の評価、開発スケジュールの管理や社内外の関係者との調整なども幅広く担います。

構造系設計エンジニアは、宇宙機の「骨格」を図面レベルで作り上げる、開発現場の中核を担う存在です。
たとえば、天気予報やGPSの精度は、人工衛星が宇宙空間で壊れずに動き続けることで成り立っています。打上げ時の激しい振動や宇宙空間の過酷な温度環境に耐える機体構造を設計できなければ、衛星はそもそも宇宙で機能できません。

宇宙スキル標準を参考に、このロールが担う業務を紹介します。
構造系の設計
ロケットや人工衛星の機体の骨組みや外板などの構造を設計する業務です。
たとえば、打上げ時の振動や宇宙空間の温度変化といった過酷な環境を想定しながら、形状・材料・接合方法を具体的に決めていきます。要求される強度と軽量化のバランスを取ることが、腕の見せどころです。
構造系の製造
設計図に基づき、機体の構造部品を実際に製造する業務です。
たとえば、適切な材料と加工方法を選び、骨組みや外板などの部品を製作します。さらに、部品同士の組み付け(統合)も行います。設計図通りの品質を実現するため、製造プロセス全体を管理します。
構造系の解析
設計した構造が求められる強度や性能を満たしているかを、コンピュータシミュレーションで検証する業務です。
たとえば、打上げ時の振動や衝撃、宇宙空間での温度変化を仮想的に再現し、骨組みや外板にかかる力を計算・分析します。解析の結果をもとに設計を改善するサイクルを繰り返します。
構造系の試験
設計・製造した構造部品やシステムが、求められる性能・品質を満たしているかを実際に試験で検証する業務です。
たとえば、材料の強度を測定する試験や、完成した機体に振動・衝撃を加える試験を実施します。試験結果を評価し、必要があれば設計へフィードバックを行います。
前職でこんな仕事をしていた方におすすめ!
  • 自動車/航空/重工業などで機械部品の構造設計をしていた人
  • CAE(NASTRAN/Abaqus等)で強度解析・振動解析をしていた人
  • 製造業などで金属加工・部品組立の生産技術を担当していた人
姿勢制御系設計エンジニアの仕事には、他では味わえない大きな魅力・やりがいがあります

この仕事の一番の魅力は、自分の設計図が実際のロケットや人工衛星の形になることです。
材料の選定から形状の設計、強度の解析まで、ものづくりの核心部分に直接携わることができます。たとえば、「自分が引いた図面通りに機体が製造され、打上げの日を迎える」という体験は、設計エンジニアならではのものです。設計という専門技術で宇宙開発を支える、技術者冥利に尽きる仕事といえるでしょう。

この仕事のやりがいは、自分の設計が宇宙で実際に「使われる」ことにあります。
構造設計エンジニアが設計した機体構造は、気象観測や通信、測位など、私たちの暮らしを支えるインフラの基盤です。打上げ時に何百トンもの力を受けながら壊れずに宇宙へ到達し、その後何年も宇宙空間で機能し続ける——「自分の設計がそれを可能にしている」と実感できることが、この仕事ならではの大きなやりがいです。
宇宙スキル標準を参考に、この職種が担うスキルを紹介します。
求められるスキルをまとめると、 「宇宙機の骨組みや外板の強度・材料を設計し、製造・試験まで一貫して担う『構造設計・ものづくり系』のスキル」が多く求められます
モデルベース開発
コンピュータ上のモデルを使い、設計と検証を効率的に進めるスキル

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構造設計・解析
宇宙機の骨組みや外板の強度を設計・分析するスキル

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機構設計・解析
宇宙機内部の動作メカニズムを設計・分析するスキル

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空力設計・解析
ロケットの空気抵抗や揚力を最適化する設計・分析をするスキル

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機械的インターフェース設計・解析
異なる機体パーツ同士の機械的なつなぎ方を設計するスキル

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材料設計・解析
宇宙機に最適な材料を選定し、特性に基づいた設計を行うスキル

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信頼性設計
宇宙機が壊れにくく安定して動く仕組みを設計するスキル

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安全性設計
宇宙機を安全に使用するための仕組みを設計するスキル

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保全性設計
故障や異常をすばやく検知し、復旧させる仕組みを設計するスキル

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整備性設計
回収・再使用を見据えた保守しやすい仕組みを設計するスキル

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宇宙環境条件の反映(設計・解析)
宇宙空間の温度・放射線・電磁波を考慮した設計を行うスキル

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アッセンブリ
複数の部品やデバイスを組み立てて完成品を製造するスキル

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はんだ付け
はんだを使って金属面を正確に接合するスキル

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3Dプリンティング(金属)
金属3Dプリンタで部品を製造し、条件調整を行うスキル

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接着作業
接着剤を使って部品同士を適切に固定するスキル

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塗装作業
宇宙機用の特殊塗料を使い、構造部材に塗装を施すスキル

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インサート処理作業
ボルトの雌ネジ部分を補強・固定する処理を行うスキル

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リベット作業
リベットを使って構造部品を機械的に結合するスキル

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ネジ締め付け作業
過酷な環境を考慮し、適切なネジで緩みなく締め付けるスキル

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ネジ固着作業
接着剤などを使い、ネジを完全に固着させるスキル

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カシメ作業
電線やコネクター端子を適切に圧着・接合するスキル

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電子部品静電防止作業
静電気による電子部品の破損を防止する処置を行うスキル

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流体制御設計・解析
燃料などの液体の流れを制御する仕組みを設計・分析するスキル

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衝撃試験
打上げ時の衝撃に宇宙機や搭載機器が耐えられるか検証するスキル

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振動・音響試験
打上げ時の振動や音響に耐えられるか検証するスキル

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放射線試験
宇宙放射線に対する電子機器の耐性を確認するスキル

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転職に有利な「地上の資格・経験」 一部はスキル標準でも参照されていますが、ここでは「標準外」のものも含め、未経験者が転職活動でアピールしやすい資格を参考として紹介します。
構造系設計エンジニアに役立つ資格

  • 技術士(機械、航空・宇宙)
  • 機械設計技術者試験
  • 基本情報技術者試験
  • 応用情報技術者試験
  • 危険物取扱者(甲種・乙種)
  • CAE技術者資格
  • 3次元CAD利用技術者検定
  • 2次元CAD利用技術者検定
  • 信頼性技術者資格認定試験
  • 材料試験士
構造系設計エンジニアの年収は、携わるプロジェクトの規模や種類によって変動します。政府主導の大規模プロジェクト(官需)と民間の商業プロジェクト(民需)では予算規模が異なり、年収水準にも差が出る傾向があります。
また、ロケットと衛星では求められる構造設計の範囲が異なり、専門性の深さも年収に影響します。経験を積み、構造系システムエンジニアやPMへステップアップすることで年収はさらに上がっていきます。
STEP
現場で基礎を身につける
先輩エンジニアのもとで、構造解析の補助や設計図面の作成補助を担当します。材料の特性や、振動・衝撃・温度といった宇宙特有の環境条件について、実務を通じて基礎知識を身につけていきます。
STEP
主担当として独り立ちする
特定の構造領域(たとえば機体パネルの強度設計や材料選定など)を自力で担当できるようになります。仕様の確認から設計、解析、検証計画の策定まで、設計の一連の工程を主導します。
STEP
専門リーダーとしてチームを率いる
複数の設計エンジニアを指導しながら、構造系の設計品質を管理するポジションに就きます。製造業でいえば「設計担当から設計リーダーへ」の昇格に近い変化です。構造系システムエンジニアとして技術要件の整理や仕様決定も担うようになります。
STEP
組織・プロジェクト全体を統括する
構造系にとどまらず、プロジェクト全体を見渡すポジションに就きます。宇宙スキル標準における「システムアーキテクト」や「プロジェクトマネージャ(PM)」として、複数の専門領域をまたいだ技術判断や開発計画の統括を担います。

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宇宙業界の構造系設計エンジニアに最も必要なのは、「設計図面を通じて安全なものづくりを実現する力」です。
機械設計や構造解析の経験があれば、業界を問わず活かせるフィールドが広がっています。「CADを使った機械部品の設計経験」や「CAEによる強度・振動解析の経験」は、宇宙業界でもそのまま即戦力になります。まずは宇宙機の構造設計がどのような環境条件を扱うのかを調べることから始めてみましょう。
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