La propulsione a turbina è la propulsione di un veicolo attraverso l’uso di una turbina. A causa della bassa coppia della turbina, i veicoli terrestri sono raramente azionati da una turbina. Le navi marittime, tuttavia, hanno impiegato turbine per la propulsione sin dalla loro invenzione alla fine del XIX secolo. I tipi più comuni di turbine utilizzate per la propulsione sono le turbine a vapore e a gas, entrambe con vantaggi e svantaggi unici. Oggi, molte moderne navi militari impiegano turbine a vapore per le loro alte velocità ed efficienza.
La prima turbina a vapore pratica utilizzata per la propulsione e la generazione di energia è stata inventata da Sir Charles Parsons nel 1884. La turbina Parsons è migliorata nel tempo e alla fine è stata installata in una nave appositamente costruita. Questa nave, conosciuta come la “Tubrinia”, è stata la prima moto d’acqua ad essere alimentata da una turbina. Lanciata nel 1894, la nave poteva raggiungere una velocità di 34.5 nodi (39.7 mph, 63.9 km/h) e fu utilizzata per dimostrare il potenziale della propulsione a turbina a vapore nelle navi marine.
Da allora, l’uso della propulsione a turbina a vapore è diventato sempre più popolare per le navi marine. Le turbine furono preferite rispetto ai grandi motori alternativi a vapore del periodo, a causa delle loro maggiori efficienze termiche, velocità e rapporto potenza-peso. Le navi da crociera, come la Cunarder “Lusitania”, utilizzavano turbine a vapore come motori principali, consentendo loro di viaggiare significativamente più velocemente rispetto alle loro controparti a pistoni. La SS “Stati Uniti” a turbina a vapore detiene ancora il Nastro Azzurro per la più veloce traversata transatlantica in direzione ovest, con una velocità massima di circa 38 nodi (43.8 mph, 71 km/h).
Con lo sviluppo dell’energia nucleare, la propulsione a turbina a vapore continua ad essere una fonte di energia ampiamente utilizzata. Le navi a propulsione nucleare, compresi i sottomarini, utilizzano turbine a vapore come motori principali. I reattori nucleari sostituiscono le caldaie per riscaldare l’acqua bollente in vapore surriscaldato. Il vapore viene quindi fatto passare attraverso la turbina, dove viene poi scaricato e condensato per un uso futuro.
Nonostante la loro coppia bassa, le turbine a vapore hanno visto un certo uso nei veicoli terrestri. La Ford Nucleon era un’auto a propulsione nucleare proposta, in cui un piccolo reattore nucleare alimentava una turbina. Nel 2009, un team britannico di ingegneri ha battuto il record mondiale di velocità su terra per le automobili a vapore che utilizzano turbine a vapore. Ci sono state anche alcune locomotive gestite da turbine a vapore.
Uno degli svantaggi delle turbine a vapore è la loro bassa coppia. Per ovviare a questo problema, però, vengono utilizzati dei riduttori per aumentare la coppia a scapito dei giri al minuto (RPM). Sebbene le richieste di coppia varino in base all’applicazione, quasi tutti i veicoli azionati da turbina a vapore richiedono una certa quantità di coppia che non può essere raggiunta tramite un azionamento diretto. La maggior parte dei veicoli azionati da turbine a vapore, quindi, impiega riduttori.
Un’alternativa ai riduttori è un azionamento turboelettrico, in cui la turbina fa girare un generatore che alimenta un motore elettrico. Il motore elettrico funge quindi da motore principale per il veicolo, con la turbina a vapore che fornisce la sua potenza. A causa delle loro spese, tuttavia, i sistemi turboelettrici sono stati utilizzati solo in un numero limitato di navi e locomotive.
Anche le turbine a gas svolgono un ruolo molto importante nella moderna propulsione a turbina. A differenza di una turbina a vapore, il cui vapore ad alta velocità fa girare più rotori, le turbine a gas utilizzano la combustione per produrre l’espansione termica necessaria per la rotazione. Le turbine a gas non solo sono molto più potenti delle turbine a vapore, ma possono anche ruotare a velocità molto più elevate. Per questo motivo, le turbine a gas sono state utilizzate per aerei, locomotive, navi e persino veicoli militari più pesanti.