俄羅斯首架伊爾-78M-90A加油機的原型機在物理揚諾夫斯克工廠進行了試飛工作。伊爾-78M-90A最大的亮點是其使用的PS-90A-76渦扇發動機。PS-90A-76發動機是俄羅斯彼爾姆航空發動機公司研製的PS-90A渦扇發動機的改型。PS-90A系列渦扇發動機是俄羅斯最先進的一型渦扇發動機，也是俄羅斯唯一一型符合國際噪聲和有害物排放標準的航空發動機。
伊爾-78M是伊爾-78空中加油機的改進型號。通過改進機翼和機體結構，伊爾-78M的最大起飛質量達到了210噸，而伊爾-78的最大起飛質量為190噸。為了增加燃料搭載量和減重，伊爾-78M取消了裝載貨物的後艙門坡道，這使飛機的空重減少了5噸，但也徹底排除了其作為常規軍用運輸機使用的可能性。伊爾-78M最多能搭載85.72噸燃料，其中機翼油箱搭載57.72噸，貨艙內油箱搭載28噸。更大的油箱使伊爾-78M的作戰半徑有所增加。伊爾-78M可在距機場1800千米半徑內向其它飛機加註60~65噸燃料，在距機場4000千米半徑內給其它飛機加註32~35噸燃料。
伊爾-78M-90A空中加油機全長46.5米，機高14.8米，翼展50.5米，最大起飛重量為210噸，最大平飛速度可達830千米/小時，作戰半徑約4000千米。該型機主要是在伊爾-76MD-90A軍用運輸機貨艙內安裝了兩個能容納50噸航空煤油的油箱，在機身尾部加裝了一個加固的密封框架。此外還加裝了三個空中加油系統，兩個裝在機翼上，一個裝在機身尾部。伊爾-78M-90A貨艙內的油箱和機翼油箱一共可搭載126噸燃油，大大超過伊爾-78M的85.72噸，這主要是通過改進機翼和增大貨艙內油箱實現的。伊爾-78M-90A保留了機尾的後艙門坡道，在需要時可以改回運輸機。如果客戶需要，伊爾-78M-90A也可以加裝滅火設備，成為滅火飛機。
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