Cette these porte sur l'amelioration et le developpement de modeles pour la simulation numerique de la combustion supersonique. Le 1-er chapitre decrit l'outil de simulation. Le 2-e chapitre presente les ameliorations apportees au modele de turbulence k-epsilon, notamment l'implantation des corrections de Pope et de Sarkar et la validation du modele pour des ecoulements compressibles. Une limitation stabilisatrice a ete proposee pour la correction de Pope. Le 3-e chapitre est consacre aux modeles cinetiques chimiques. Une nouvelle methode de reduction automatique de mecanismes cinetiques chimiques a ete elaboree puis appliquee au developpement de modeles chimiques reduits pour les melanges reactifs CH4-H2-air et H2- air vicie. Une nouvelle correlation empirique pour le delai d'autoinflammation du melange CH4-H2-air a ete proposee. Le 4-e chapitre presente la methodologie et les resultats d'une etude numerique sur la combustion supersonique. Cette etude concerne la validation des modeles numeriques, le choix des conditions aux limites, l'adaptation du maillage et la comparaison des configurations bi- et tridimensionnelle.