Las auto-colisiones en vuelo ocurren principalmente en aeronaves militares debido a los equipos externos y son frecuentemente experimentadas por el personal que opera estas aeronaves. En la mayoría de los casos, los objetos que causan auto-colisiones tienen formas irregulares e inestables. En consecuencia, las trayectorias de estos objetos son inciertas. Este estudio propone un marco para el análisis de riesgo probabilístico de auto-colisiones en aeronaves. Basado en el modelo de predicción de trayectoria probabilística, se desarrollaron métodos para estimar la probabilidad de colisión (POC) y los riesgos correspondientes. Posteriormente, se analizó un evento de auto-colisión que involucraba un proyectil de artillería expulsado como un estudio de caso. Se desarrolló un modelo que considera la rotación aleatoria del proyectil, que cambia continuamente las características de arrastre y las trayectorias. Se consideraron otros factores inciertos asociados con la aeronave y los casos de proyectiles. Los factores más influyentes fueron seleccionados en base al análisis de sensibilidad y luego se utilizaron para calibrar la probabilidad del evento utilizando datos históricos. Se realizó una simulación de Monte Carlo, junto con el modelo balístico probabilístico, para evaluar la POC. La POC se utilizó para reflejar el riesgo de falla del motor hasta el límite operativo. Los índices de riesgo calculados fueron funciones objetivas utilizadas para la optimización del diseño o la operación. Se evaluaron diversas medidas de riesgo para reducir la incidencia de fallas y extender el rango de vuelo de la aeronave.