На основе прямого численного моделирования исследуется взаимодействие сверхзвукового пограничного слоя на пластине с падающим косым скачком уплотнения. Результаты расчетов пограничного слоя, возмущенного фундаментальной волной неустойчивости, показывают неоднородность распределений коэффициента трения по трансверсальной координате, что связано с наличием в пограничном слое квазистационарных вихревых структур. Показано, что взаимодействие возмущенного пограничного слоя с падающим скачком сопровождается значительным увеличением пульсаций давления и массового расхода и быстро приводит к ламинарно-турбулентному переходу. Проведено исследование влияния начальной амплитуды возмущений на течение в пограничном слое при взаимодействии с падающим скачком, которое показало, что изменение начальной амплитуды возмущения оказывает существенное влияние на размер и положение отрывной зоны и пульсационные характеристики течения. Проведено численное моделирование течения в пограничном слое при наличии одиночной шероховатости на поверхности пластины. При прохождении вихревой структуры, порожденной шероховатостью, через зону взаимодействия со скачком происходит резкое усиление пульсаций, их быстрый выход на режим нелинейного развития, что приводит к ламинарно-турбулентному переходу и образованию турбулентного клина, который далее вниз по потоку расширяется в трансверсальном направлении по всему размеру расчетной области.