【特集：F1マシンの誕生】デザインとは（2）複雑な数値解析が必要な剛性の重要性

F1マシンの誕生
第3章：F1マシンのデザインとは
　最初のコンセプト作りから冬のバルセロナテストでの実走行まで、F1マシンの製作には1年以上の歳月がかけられる。第3章『F1マシンのデザインとは』では、ルノーのテクニカル・ディレクター、ニック・チェスターに、デザイン開発の各ステージと、そこで用いられるツールについて語ってもらった。

------------------------------------

■その2：剛性の重要性　
　全体のサイズが決まってからは、CAD（コンピューターデザインソフト）による各パーツの設計が始まる。デザイナーたちはここでもCFDや風洞実験で得たデータを基に、空力エンジニアたちと頻繁なやり取りを繰り返し、設計に絶え間ない変更を加えて行く。空力効率と剛性、強度という相反する要因を、できるだけ高いレベルで両立させるためである。

　実際のところサーキット走行中のF1マシンに掛かる荷重は、驚くほどバリエーションに富んだものだ。たとえばモノコックひとつ取ってみても、フロントサスペンションから受けるモノコック前部の荷重と、エンジン、トランスミッション、そしてリヤサスペンションからモノコック後部が受ける荷重はまったく異なり、非常に複雑な解析が必要とされる。

　一方で前後ウィングとフロアは、空力的な荷重にさらされる。いずれも走行中、その数値は絶え間なく変化して行く。

　では開発エンジニアたちはどうやって、必要な剛性レベルを知るのだろう。ふたつの要素によって、かなり正確なアイデアを得ることができる。ひとつは前年型マシンの実走行中に収集された、膨大なテレメトリーデータである。

　そしてもうひとつは、FIA(国際自動車連盟)から義務づけられた耐荷重テストでの、合格するのに必要な最低荷重数値である。

　必要な剛性レベルをできるだけ正確に計算するために、エンジニアたちが使うのが『有限要素解析』と呼ばれる数値解析の手法だ。

　実際のサーキット走行でF1マシンが受ける荷重を、100％正確に数値化することはさすがに難しい。その近似解を各パーツに分割して数値的に出すのが、この手法である。そこで得られた各パーツの数値を解析すれば、車体の中で特にどの部分が過度の荷重を受けるかを、予測することができるのである。