1917年4月出生在安徽省靈壁縣一個(gè)普通農(nóng)民家中，張衍少年時(shí)期就向往革命，“九·一八”事變后參加了學(xué)生抗日義勇軍，1935年參加了學(xué)生救國(guó)會(huì)，聲援“一二·九”學(xué)生運(yùn)動(dòng)。1937年奔赴延安，進(jìn)入延安抗日軍政大學(xué)學(xué)習(xí)。年輕的張衍風(fēng)華正茂，積極上進(jìn)，成績(jī)優(yōu)異，畢業(yè)后遂留校任政治教員，1938年加入中國(guó)共產(chǎn)黨。歷任抗大總校政治教員、主任教員、六分校政教科科長(zhǎng)，八路軍前方指揮部情報(bào)處科長(zhǎng)，民主建國(guó)軍政治部組織部部長(zhǎng)，晉冀魯豫野戰(zhàn)軍9縱敵工部部長(zhǎng)，豫西軍區(qū)第5軍分區(qū)副政委，中原軍政大學(xué)政治部副主任，第二野戰(zhàn)軍軍政大學(xué)政治部宣教部部長(zhǎng)。
建國(guó)后，張衍曾擔(dān)任西南軍政大學(xué)政治部副主任，第二高級(jí)步兵學(xué)校政治部主任，軍事工程學(xué)院政治部副主任、主任。1965年～1978年任我?！娛码娦殴こ虒W(xué)院政治委員，西北電訊工程學(xué)院黨委書記，1978年后歷任國(guó)防科委副主任兼國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長(zhǎng)，國(guó)防部第十研究院黨委書記，國(guó)家計(jì)委副主任，國(guó)防科委副主任兼國(guó)防科技大學(xué)校長(zhǎng)。
張衍將軍是第六、第七屆全國(guó)政協(xié)委員。曾榮獲二級(jí)獨(dú)立自由勛章、一級(jí)解放勛章和獨(dú)立功勛榮譽(yù)章。
1961年晉升為少將。2003年8月在北京病逝，享年86歲。
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