Трехтемпературное приближение кинетической теории используется для численного моделирования неравновесных течений воздуха в релаксационной зоне за ударными волнами. Вводятся колебательные температуры молекул азота и кислорода, и уравнения трех-температурной колебательной и химической кинетики в пятикомпонентной смеси N2/O2/NO/N/O численно решаются совместно с уравнениями для газодинамических параметров. Сравнение результатов, полученных в трехтемпературном и однотемпературном приближениях, показало влияние неравновесных распределений на макроскопические параметры потока. Решение задачи получено как с учетом ангармоничности колебательных спектров молекул воздуха, так и для упрощенной модели гармонических осцилляторов. Даны оценки влияния эффекта ангармоничности на макропараметры течения. Полученные в работе результаты важны при выборе адекватных моделей течений ударно нагретого воздуха в разных условиях неравновесности.