Течения за сильными ударными волнами существенным образом отличаются от течений совершенного газа. В таких течениях возбуждаются колебательные степени свободы молекул, происходит диссоциация и ионизация. Численное моделирование таких высокоскоростных течений (с термохимической неравновесностью) на основе сплошносредного подхода сопряжено с рядом существенных трудностей, связанных с корректным описанием колебательной релаксации и диссоциации многоатомных молекул. Хорошо известно, что широко используемая классическая модель Ландау–Теллера не всегда хорошо предсказывает процесс колебательной релаксации, который особенно важен в условиях термохимической неравновесности. Также хорошо известно, что в условиях, когда поступательная и колебательная температуры отличаются, классическая однотемпературная формула Аррениуса для описания диссоциации неприменима и необходимо учитывать колебательную температуру для расчета скорости диссоциации. Несмотря на сложности численного моделирования колебательно-диссоциативного взаимодействия, для учета реакций ионизации в слабоионизованных гиперзвуковых течениях можно предложить простой и численно эффективный алгоритм. В докладе обсуждаются вопросы связанные с реализацией математических моделей колебательной релаксации, диссоциации и ионизации. Представлены результаты тестовых расчетов с применением реализованной модели колебательной релаксации.