Приведены результаты численного моделирования процесса воспламенения неравновесной плазмой наносекундного импульсного разряда топливно-воздушной смеси метана и этилена. Предложенная модель включает в себя, как детальный расчет химической кинетики нейтральных, заряженных, электронно- и колебательно возбужденных компонент смеси, так и моделирование электродинамики импульсного наносекундного разряда в потоке газа. Определены основные закономерности процесса воспламенения неравновесной плазмой при атмосферном давлении. Подтверждена гипотеза о двухступенчатом механизме быстрого нагрева топливно-воздушной смеси наносекундным разрядом. Ключевые слова: наносекундный импульсный разряд, химическая кинетика, уравнение Больцмана, численное моделирование.