飞行器表面材料也会对飞行器气动热环境造成显著的影响。飞行器边界层内存在大量的原子、离子和激发态粒子，这些粒子在接近飞行器表面时，受到表面材料催化作用而发生复合、猝灭等反应，释放出大量的结合热，不仅改变了边界层内的化学组成和非平衡程度，还会影响飞行器表面和边界层内的热流分布。此外，在高温环境下，飞行器表面的热防护材料会发生升华、氧化等烧蚀现象，产生大量烧蚀产物，这些产物引射入边界层内，形成十分复杂的流场，对流场的非平衡特性、化学组成、和热力学特性等产生不可忽视的影响，同时烧蚀会导致飞行器的形状出现较大变化，进而改变飞行器的气动特性。

除了对流引起的气动加热外，飞行器头部激波层的高温空气具有强辐射作用，通过辐射对飞行器传递热量。尤其对于高空高速条件下的飞行器，其辐射加热对飞行器的热环境具有不可忽略的影响^[3]。