Родился 10 апреля 1897 года в Тифлисе в семье беженцев из Турции, в которой было трое сыновей. Жили очень бедно. Образование смогли обеспечить только младшему – Араму. Он учился в Обществе попечения о детях, в Одноклассном городском училище, затем в 1915 году окончил Тифлисское Николаевское 3-е высшее начальное училище, обучение в котором приравнивалось к 4 классам мужской гимназии Министерства Народного Просвещения. Вечерами работал помощником шофера сначала у частников, а потом в гараже «Красного креста». В 1918 году во время эпидемии сыпного тифа умер отец, а за ним через месяц и мать.
Арам Рафаэлянц с юности увлекался самолетами. Он несколько раз поступал в Тифлисе работать на заводы, связанные с авиацией (4-й Кавказский авиаотряд, завод Авиапарк), но в эти годы в Грузии шла гражданская война с межнациональным противостоянием, и его дважды по национальному признаку увольняли с работы. В итоге в 1919 году он был вынужден уехать в Армению. Поступил мотористом в 1-й Авиаотряд Армении в крепости Карс. Но и в Армении шла гражданская война. Крепость Карс отошла к Турции, авиаотряд из нее ушел и перебазировался в ту часть Армении, которая стала Советской Социалистической республикой.
Арам Рафаэлянц стал членом ВКП(б) и записался в Красную Армию.
В качестве военкома он участвовал в возвращении ценностей Эчмиадзина из России в Армению. После успешного выполнения специальных заданий командования в 1922 году его командировали в Военно-Воздушную академию РККА им. Н. Е. Жуковского. Там он параллельно с учебой вступил в добровольное Военно-научное общество и с его помощью спроектировал и построил авиетку РАФ-1. Это был один из самых лёгких самолетов, масса пустого самолёта составляла всего 175 кг.
Авиетка РАФ-1 участвовала в III Всесоюзных планерных соревнованиях в Коктебеле, где она продемонстрировала хорошие качества по устойчивости и управляемости. К 5-му курсу Рафаэлянц создал второй самолет, двухместный РАФ-2.
В 1927 году получил после окончания Академии звание военного инженера-механика Воздушного флота. После этого А. Н. Рафаэлянц работал на заводах № 1, 25, 39 на должностях инженера-конструктора, помощника начальника Центрального конструкторского бюро, зам. директора по вооружению, был председателем ОСОАВИАХИМа завода № 39.
В свободное время он разрабатывал проекты самолётов оригинальных схем: самолёта-автомобиля, летающего танка, двухдвигательного пассажирского самолета с плоским фюзеляжем; публиковал результаты проведённых им исследований по прокатке стали «Энержав-6». В 1931 году по эскизам А. Н. Рафаэлянца и летчика Б. Л. Бухгольца была произведена модификация одного из лучших самолётов Н. Н. Поликарпова – разведчика Р-5. Самолёт имел две открытых кабины – одну для лётчика, другую для стрелка. Кабина стрелка была превращена в пассажирскую для двух человек со столиком посередине и багажным отделением. Обе кабины закрывались одним целлулоидным фонарем. Это был первый самолёт-«лимузин» в стране.
В 1933 году А. Н. Рафаэлянца переводят заместителем начальника в Научно-исследовательский институт Гражданского воздушного флота по опытному самолётостроению и главным конструктором Самолётостроительного конструкторского бюро. Здесь он существенно модифицирует самолёт Р-5 в пассажирскую машину для 4 человек – ПР-5, способную обеспечить комфортные условия для пассажиров и лётчика в условиях Крайнего Севера. Испытательные полеты прошли в 1934 году.
Уже в феврале 1935 года по указанию О. Ю. Шмидта ПР-5, ведомый Героем Советского Союза В. С. Молоковым, с четырьмя пассажирами на борту отправился на остров Диксон для испытания в Арктике. Полёт проходил в сложных метеорологических условиях, но самолет благополучно приземлился на острове.
В это же время его направляют главным инженером в Быковские авиаремонтные мастерские гражданского воздушного флота. Вместе с новым директором Рафаэлянц за два года превратил мастерские в современный завод № 241. Завод начал не только ремонтировать, но и строить самолёты для гражданского воздушного флота. Это были У-2 в различных вариантах, Р-5 «лимузин», ПР-5. Завод построил почти 200 самолётов ПР-5, которые многие годы эксплуатировались на линиях Аэрофлота, включая заграничную авиалинию Улан-Удэ – Улан-Батор.
В 1937–1940 годах на заводе № 241 по проектам А. Н. Рафаэлянца были построены пассажирские самолёты: четырёхместный моноплан ПР-12, шестиместные РАФ-11 и РАФ-11бис.
Во время войны завод эвакуировался в Тюмень, где начал выпускать десятиместные десантные планеры. В феврале 1943 года Рафаэлянца вызвали в Москву и назначили главным инженером завода № 462, который занимался ремонтом самолётов, повреждённых в боях.
Через три месяца, в июне 1943 года, его направили уполномоченным Наркомата авиапромышленности по ремонту материальной части во 2-ю Воздушную армию, находившуюся в районе Курска, где намечалось решающее сражение. Он пробыл в армии до января 1944 года.