La propulsion par turbine est la propulsion d’un véhicule par l’utilisation d’une turbine. En raison du faible couple de la turbine, les véhicules terrestres sont rarement propulsés par une turbine. Les navires marins, cependant, ont utilisé des turbines pour la propulsion depuis leur invention à la fin du 19ème siècle. Les types de turbines les plus couramment utilisés pour la propulsion sont les turbines à vapeur et à gaz, qui ont toutes deux leurs propres avantages et inconvénients. Aujourd’hui, de nombreux navires militaires modernes utilisent des turbines à vapeur pour leur vitesse et leur efficacité élevées.
La première turbine à vapeur pratique utilisée pour la propulsion et la production d’énergie a été inventée par Sir Charles Parsons en 1884. La turbine Parsons s’est améliorée au fil du temps et a finalement été installée dans un navire spécialement construit. Ce navire, connu sous le nom de Tubrinia, a été la première embarcation à être propulsée par une turbine. Lancé en 1894, le navire pouvait atteindre une vitesse de 34.5 nœuds (39.7 mph, 63.9 km/h) et a été utilisé pour démontrer le potentiel de propulsion par turbine à vapeur des navires.
Depuis lors, l’utilisation de la propulsion par turbine à vapeur est devenue de plus en plus populaire pour les navires. Les turbines étaient préférées aux grandes machines à vapeur alternatives de l’époque, en raison de leur efficacité thermique, de leur vitesse et de leur rapport puissance/poids plus élevés. Les paquebots de croisière, tels que le Cunarder Lusitania, utilisaient des turbines à vapeur comme moteurs principaux, leur permettant de voyager beaucoup plus rapidement que leurs homologues à pistons. Le SS United States à turbine à vapeur détient toujours le Blue Riband pour la traversée transatlantique la plus rapide vers l’ouest, avec une vitesse maximale d’environ 38 nœuds (43.8 mph, 71 km/h).
Avec le développement de l’énergie nucléaire, la propulsion par turbine à vapeur continue d’être une source d’énergie largement utilisée. Les navires à propulsion nucléaire, y compris les sous-marins, utilisent des turbines à vapeur comme moteurs principaux. Les réacteurs nucléaires remplacent les chaudières pour chauffer l’eau bouillante en vapeur surchauffée. La vapeur est ensuite acheminée à travers la turbine, où elle est ensuite évacuée et condensée pour une utilisation future.
Malgré leur faible couple, les turbines à vapeur ont été utilisées dans les véhicules terrestres. La Ford Nucleon était un projet de voiture à propulsion nucléaire, dans laquelle un petit réacteur nucléaire alimentait une turbine. En 2009, une équipe d’ingénieurs britanniques a battu le record du monde de vitesse au sol pour les automobiles à vapeur utilisant des turbines à vapeur. Il y a également eu quelques locomotives actionnées par des turbines à vapeur.
L’un des inconvénients des turbines à vapeur est leur faible couple. Pour surmonter ce problème, cependant, des réducteurs sont utilisés pour augmenter le couple au détriment des tours par minute (RPM). Bien que les demandes de couple varient selon l’application, presque tous les véhicules à turbine à vapeur nécessitent une certaine quantité de couple qui ne peut pas être atteinte par un entraînement direct. La plupart des véhicules entraînés par des turbines à vapeur utilisent donc des réducteurs.
Une alternative aux réducteurs est un entraînement turbo-électrique, dans lequel la turbine fait tourner un générateur qui alimente un moteur électrique. Le moteur électrique sert alors de moteur principal au véhicule, la turbine à vapeur fournissant sa puissance. En raison de leur coût, cependant, les systèmes turbo-électriques n’ont été utilisés que dans un petit nombre de navires et de locomotives.
Les turbines à gaz jouent également un rôle très important dans la propulsion par turbine moderne. Contrairement à une turbine à vapeur, dont la vapeur à grande vitesse fait tourner plusieurs rotors, les turbines à gaz utilisent la combustion pour produire la dilatation thermique nécessaire à la rotation. Les turbines à gaz sont non seulement beaucoup plus puissantes que les turbines à vapeur, mais elles peuvent également tourner à des vitesses beaucoup plus élevées. Pour cette raison, les turbines à gaz ont été utilisées pour les avions, les locomotives, les navires et même les véhicules militaires plus lourds.