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伊爾-76機身為全金屬半硬殼結構，截面與安-124不同，基本呈圓形。機頭呈尖錐形。機艙後部裝有兩扇蚌式大型艙門，貨艙內有內建的大型伸縮裝卸跳板。機頭最前部為安裝有大量觀察窗的領航艙，其下為圓形雷達天線罩。採用全金屬多梁破損安全結構懸臂式上單翼。上單翼不阻礙機艙空間，後掠角不變，1/4弦線後掠角25°。機翼包括一段中央翼板，兩段內翼壁板，兩段外翼壁板。副翼為靜態質量平衡式，並有兩段三縫後緣襟翼，共有16個擾流片。整個機翼前緣共有10段前緣縫翼。全金屬半硬殼式機身的截面基本呈圓形，前機身有兩扇艙門，後機身底部有兩扇蚌殼式艙門，向下開的中間壁板可作為貨橋。軍用型機尾裝有炮塔，後期部分改用民用型的機尾。懸臂式全金屬t型尾翼的平尾安裝角可調，方向舵和每側升降舵上都有調整片。動力裝置為4臺索洛維耶夫設計局生產的d-301渦扇發動機，分別吊裝在兩側內翼之下，單臺推力1176千牛。每臺發動機都裝有蚌殼式反推力裝置。內翼和外翼前後梁之間為整體油箱，總燃油量81830升。軍用型機翼下有4個外掛點，每個可掛500千克炸彈、照明彈、標誌彈。

伊爾-76共有7名機組人員，駕駛艙內正、副駕駛員並排坐在前面，領航員在機頭下面的玻璃機頭罩內，兩名貨物裝卸員坐在駕駛艙後部。貨艙尺寸20米&tis;346米&tis;340米，可運載150名全副武裝士兵，或120名傘兵；還可裝運各種軍用車輛或裝置。貨艙後部有蚌殼式艙門和貨橋，帶有裝卸導軌，導軌寬度可調。機艙頂部有2臺電動起重機，每臺起重5000千克。有2臺絞車，每臺牽引拉力為3000千克。這些隨機裝卸系統縮短了機場裝卸貨物時間，增加了飛機的周轉率。貨艙為氣密式，在10668米高空可保持3000米高度的氣壓。必要時可給駕駛艙增壓。

為適應粗糙的前線機場跑道，伊爾-76採用了低壓起落架系統，以及能在起降階段低速飛行時提供更大升力的前後襟翼。機內裝有絞車、艙頂吊車、導軌等必備的裝卸裝置，方便裝卸工作。伊爾-76還具有改裝成飛行醫院的能力。採用液壓可收放前三點式多輪低壓輪胎起落架，共20個機輪。前起落架為兩對機輪，有油氣減震器，輪胎尺寸1100毫米&tis;330毫米，向前收入機身內。兩個主起落架各有4個機輪，收入機身兩側的整流罩內，收入時機輪軸繞支柱轉動，使機輪軸與機身軸線平行，收入後機輪仍保持垂直且與飛行方向成90°。輪胎裝有胎壓調節系統，飛行中可在26～52&tis;105帕(265～53千克/厘米2)之間調節所需要的胎壓。主輪胎尺寸1300毫米&tis;480毫米。

機上裝有全天候晝夜起飛著陸裝置，包括自動飛行操縱系統計算機和自動著陸系統計算機。機頭雷達罩內裝有大型氣象和地面圖形雷達。伊爾-76安裝有電子對抗裝置，包括雷達告警接收機、箔條紅外誘餌發射裝置、外掛電子對抗吊艙。多種伊爾-76的改進型上裝有雷達瞄準的2門23自衛火炮。在許多民用的伊爾-76上也有這一火炮系統，這是因為蘇聯/俄羅斯希望民用的伊爾-76在戰時也能迅速為軍方所用。

伊爾-76的改進型號包括：伊爾-76t，增加了機翼中段內油箱容量，航程加大。伊爾-76tii為伊爾-76t的發展型，增加了10噸燃油，增加航程1200千米，使用改進的d-30kii-1型發動機，主要用於軍事運輸。伊爾-76是t型的改進型，為蘇聯軍隊專門設計，載重量達47噸，比基型伊爾-76的28噸增加了幾乎兩倍。另外型機尾增設了2門23毫米自衛機炮。伊爾-76d型在型的基礎上改動了機身結構，以便裝載更多的貨物，並擴充套件航程。