伊尔-78加油机实际上是由伊尔-76运输机改装而成的，伊尔-76运输机属于四发大型战略运输机，其机身长度达到接近47米，翼展50米以上，最大起飞重量约为200吨，有效载荷达60吨以上。由于伊尔-76的实用性能非常出色，而且作为运输机具备充裕的改装空间，所以伊留申设计局选用伊尔-76来作为伊尔-78空中加油机的改装平台。
改装之后的伊尔-78空中加油机集成了伊尔-76运输机的原有性能特点，该机使用软管式空中加油系统，一共有3个加油端口，可以同时为最多3架飞机加油。原版的伊尔-78载油量约为60多吨，而升级之后的伊尔-78M载油量则增加到了100吨以上，新版本伊尔-78M一共拥有3个吊舱，其中包括2个新研发的UPAZ-1M空中加油吊舱，这些吊舱有效提升了伊尔-78M的加油速率，其平均加油速率为每分钟2340升。
除了拥有加油优势之外，伊尔-78还拥有良好的飞行性能，该机使用4具D-30KP-2涡轮风扇发动机，能够实现每小时超过800公里的飞行速度，在为其它飞机提供空中加油时，伊尔-78可以保持400到500公里的稳定航速。伊尔-78加油机的续航距离也相当可观，在需要供应60吨油时，该机仍可以飞行1000公里。
在空中加油机领域，伊尔-78加油机算是俄罗斯拿得出手的一款经典产品，俄罗斯现在仍在生产新开发的伊尔-78改进型版本，未来俄罗斯将装备超过30架伊尔-78。伊尔-78同时也是一种出口机型，其出口编号为伊尔-78MKI（出口印度）。中国也有意采购伊尔-78，目前中国已经从乌克兰获得了3架伊尔-78成品机型。
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