В то время как при небольших, обычных в данное время, скоростях полета сопротивление трения составляет главную часть общего сопротивления хорошо обтекаемых тел, а сопротивление формы почти не имеет при этом значения, картина совершенно меняется при наличии тел худшей формы уже при гораздо меньших скоростях, а при больших скоростях, приближающихся к скоростям звука,— даже при наличии тел очень порошей формы. Частицы жидкости, притекающие к поверхности твердых тел из свободного потенциального потока, практически не испытывающего трения, и попадающие, следовательно, в область вязкого пограничного слоя, получают там завихрение. Если эти завихренные частицы жидкости снова отрываются от тела и попадают в свободный поток, то в соответствии с законами движения жидкостей, не испытывающих трения, эти вихри сохраняются и завихренные слои образуют вихревую пелену, отводя от тела то количество энергии, которое необходимо для постоянного зарождения вихрей внутри пограничного слоя. Возникающее таким образом сопротивление относительного движения тел и жидкости называется сопротивлением формы, так как форма тела способствует отрыву пограничного слоя и созданию этого сопротивления. Причинами отрыва пограничного слоя, по Бетцу, являются: Сильное увеличение давления вдоль стенки в направлении потока (главным образом позади очень выпуклых поверхностей, а в особенности позади острых кромок). Медленно движущийся пограничный слой не может проникнуть вследствие очень небольшого количества его кинетической энергии в область более высокого давления; он останавливается, накопляется. Ускоренный неустановившийся поток уменьшает наклонность к отрыву, а замедленный поток увеличивает эту склонность. Более толстые пограничные слон, например, такие, которые обусловливаются длинной поверхностью, находящейся перед соответственной точкой, отрываются легче, чем тонкие слои. Турбулентные пограничные слои отрываются позднее, нежели ламинарные. Шероховатая поверхность в общем способствует отрыву, но иногда и замедляет отрыв, например, в тех случаях, когда она обусловливает превращение ламинарного пограничного слоя в турбулентный. При определении искомого сопротивления формы решающее значение имеет, следовательно, распределение давлений. Вытекающее из потенциальной теории идеальной жидкости симметричное обтекание цилиндра равнозначно симметричному распределению давлений, при котором, следовательно, не имеется сопротивления формы. В действительности, однако, благодаря трению воздуха вблизи поверхности образуется пограничный слой, протекающий с меньшей скоростью. Этот слой, после перехода за главный мидель должен течь в направлении сильно возрастающего давления. Здесь, следовательно, мы имеем первый случай причины отрыва, толщина пограничного слоя быстро растет, скорость потока уменьшается, достигая в конце концов нуля, пограничный слой накапливается в определенном, в некоторые случаях аналитически определимом месте, отрывается от тела и направляется в свободный потенциальный поток в солутные зоны, удаленные от поверхности, образуя вихри. Вследствие этого распределение давления в значительной мере изменяется. Положение места отрыва пограничного слоя зависит от отношения силы инерции к силам трения, а следовательно, от числа Рейнольдса. Равнодействующие давления на передней и задней стороне уже не могут уравновеситься и дают некоторую остаточную силу сопротивления, направленную против течения, которая, следовательно, должна быть уравновешена внешней силой (например силон тяги мотора). Из вышеприведенных причин, обусловливающих отрыв потока, вытекает, что отрыв пограничного слоя и получающееся в результате подсасывание в направлении потока будет меньше, если части обтекаемого тела позади миделя будут иметь удлиненную, «обтекаемую», форму с большими радиусами кривизны образующей. При увеличении числа Рейнольдса распределение давления все больше приближается к теоретическому, рассчитываемому из потенциального потока. После превышения критического числа Рейнольдса область сбегающего потока суживается, занимая небольшую полосу позади тела. Весьма наглядно проявляется сопротивление формы у профилей крыла при увеличении угла атаки. Так как при обычных скоростях сопротивление пограничного слоя и сопротивление трения легко подсчитать, то из поляр, полученных опытным путем, сопротивление формы получается в виде остаточного сопротивления в зависимости от угла атаки. При малых углах атаки сопротивление профиля состоит почти исключительно из сопротивления поверхностного трения; при увеличении же а толщина пограничного слоя верхней стороны профиля быстро увеличивается, что влечет за собой явление срыва (мертвое пространство), которое в конце концов распространяется на всю заднюю часть верхней стороны профиля (срыв потока). При более высоких скоростях (примерно выше 0,2 а) наряду с отношением сил инерции к силам трения (число Рейнольдса) приобретает значение еще и отношение сил инерции к статическому давлению (сжимаемость). Графическое представление плоского и симметричного кругового сжимаемого потенциального потока представляет собой хороший метод для решения интересующих нас проблем. Однако такие диаграммы конечно, имеют меньшее значение при определении сил сопротивления. При увеличении скорости отношение сил инерции к статическому давлению приобретает уже большее значение при определении явлений отрыва, а вязкость отходит на второй план. Растущие силы инерции, естественно, способствуют отрыву, так что область разрежения с подветренной стороны быстро обтекаемого тела быстро увеличивается, а коэффициент лобового сопротивления быстро возрастает. Проделанные Бриггсом измерения у дужек при очень больших скоростях представляют собой очень хороший пример вышесказанного. Поляры, вычерченные для одного и того же профиля при различных скоростях. Еще нагляднее, быть может, будет диаграмма коэффициентов лобового сопротивления профиля при одинаковых углах атаки в зависимости от скорости. Сопротивление фopмы состоит таким образом, по существу, из разницы равнодействующих давлений на передней и задней стороне. Это сопротивление достигает большой величины, в особенности благодаря разрежению на верхней стороне профиля по сравнению со статическим давлением невозмущенной среды. Это разрежение вызывается отрывом потока от поверхности тела. При небольших скоростях, а следовательно, там, где отношение вязкости к инерции будет больше, чем отношение давления к инерции, такие явления отрыва будут незначительны в том случае, когда вязкость по сравнению с инерцией будет невелика (большое число Рейнольдса). При больших скоростях, где отношение инерции к давлению будет значительно, явления отрыва сильно увеличиваются и завихренная область сбегающего потока занимает все большие части задней стороны профиля. Разрежение на верхней стороне профиля (подсасывание) в предельном случае может равняться давлению воздуха, а в области скоростей ниже скорости звука будет гораздо ниже. Закономерная зависимость величины подсасывания от скорости, формы тела и т. п. еще не найдена; можно вывести только некоторые общие заключения из результатов опытов по определению общего сопротивления.