Развитие теории процессов переноса и релаксации в сильнонеравновесных средах. Сравнение точных и приближенных алгоритмов кинетической теории, определение пределов применимости упрощенных алгоритмов для вычисления поуровневых коэффициентов переноса. Изучение влияния физических свойств и размера электронно-возбужденных частиц на процессы переноса, сопротивление и тепловые потоки в различных задачах газодинамики. Исследование коэффициентов переноса, зависящих от неравновесных распределений, в потоках воздушной смеси. Построение точных и простых в реализации теоретических моделей уровневых и многотемпературных коэффициентов скорости химических реакций на основе последних данных, полученных методами молекулярной динамики. Валидация построенных моделей в задачах о течении воздуха за ударными волнами и в соплах. Исследование неравновесных эффектов, связанных с колебательным возбуждением реагентов и продуктов химических реакций, ангармоничностью колебаний молекул в течениях воздуха в соплах различной формы. Расчет газодинамических параметров в ударно нагретых течениях углекислого газа. Исследование сверх- и гиперзвуковых течений реагирующих газов с учетом турбулентности. Реализация разработанных моделей в программных модулях для расчета поуровневых и многотемпературных коэффициентов переноса и скорости химических реакций, интегрируемых в современные пакеты прикладных программ.