俄罗斯首架伊尔-78M-90A加油机的原型机在物理扬诺夫斯克工厂进行了试飞工作。伊尔-78M-90A最大的亮点是其使用的PS-90A-76涡扇发动机。PS-90A-76发动机是俄罗斯彼尔姆航空发动机公司研制的PS-90A涡扇发动机的改型。PS-90A系列涡扇发动机是俄罗斯最先进的一型涡扇发动机，也是俄罗斯唯一一型符合国际噪声和有害物排放标准的航空发动机。
伊尔-78M是伊尔-78空中加油机的改进型号。通过改进机翼和机体结构，伊尔-78M的最大起飞质量达到了210吨，而伊尔-78的最大起飞质量为190吨。为了增加燃料搭载量和减重，伊尔-78M取消了装载货物的后舱门坡道，这使飞机的空重减少了5吨，但也彻底排除了其作为常规军用运输机使用的可能性。伊尔-78M最多能搭载85.72吨燃料，其中机翼油箱搭载57.72吨，货舱内油箱搭载28吨。更大的油箱使伊尔-78M的作战半径有所增加。伊尔-78M可在距机场1800千米半径内向其它飞机加注60~65吨燃料，在距机场4000千米半径内给其它飞机加注32~35吨燃料。
伊尔-78M-90A空中加油机全长46.5米，机高14.8米，翼展50.5米，最大起飞重量为210吨，最大平飞速度可达830千米/小时，作战半径约4000千米。该型机主要是在伊尔-76MD-90A军用运输机货舱内安装了两个能容纳50吨航空煤油的油箱，在机身尾部加装了一个加固的密封框架。此外还加装了三个空中加油系统，两个装在机翼上，一个装在机身尾部。伊尔-78M-90A货舱内的油箱和机翼油箱一共可搭载126吨燃油，大大超过伊尔-78M的85.72吨，这主要是通过改进机翼和增大货舱内油箱实现的。伊尔-78M-90A保留了机尾的后舱门坡道，在需要时可以改回运输机。如果客户需要，伊尔-78M-90A也可以加装灭火设备，成为灭火飞机。
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