Эти особенности выгодно отличают самолет Ил-76 от существующих транспортных самолетов как в СССР, так и за рубежом. Кроме того, при разработке самолета большое внимание было уделено обеспечению безопасности полета, надежности и автономности эксплуатации. В процессе создания самолета на его конструкцию и системы было получено более двухсот авторских свидетельств на изобретения и более тридцати иностранных патентов.

Постройка первого опытного самолета проводилась в Москве на опытном производстве предприятия с участием многих предприятий страны, которые поставляли материалы, необходимые для постройки самолета, агрегаты и системы. Возглавляли постройку самолета директор предприятия Д. Е. Кофман и главный инженер В. А. Юдин.

Постройка первого опытного самолета была завершена в начале 1971 года. Самолет выкатили на Центральный аэродром города Москвы. Как известно, знаменитая Ходынка расположена всего в шести километрах от Кремля, но первый полет предстояло выполнить именно отсюда. Аэродромные отработки самолета проводили коллективы цеха общей сборки под руководством В. М. Орлова, лабораторно-стендового комплекса под руководством В. П. Боброва и бригады самолета под руководством старшего наземного механика В. В. Лебедева. Общее руководство работами по подготовке к первому вылету самолета было возложено на ведущего инженера по летным испытаниям самолета М. М. Киселева. 25 марта 1971 года экипаж во главе с Заслуженным летчиком-испытателем Э. И. Кузнецовым выполнил первый полет на первом опытном самолете Ил-76, совершив посадку на аэродроме Раменское.

Сразу же после перелета самолета на летную базу предприятия начался заводской этап летных испытаний по разделу определения летно-технических и взлетно-посадочных характеристик самолета.

В мае того же года самолет был продемонстрирован руководителям страны, на подмосковном аэродроме Внуково, а затем впервые был представлен на XXIX международном авиационно-космическом салоне в Париже.

Практически через два года с того же Центрального аэродрома был поднят второй опытный самолет Ил-76. Первый полет на этом самолете выполнил экипаж во главе с летчиком-испытателем Г.Н. Волоховым. Ведущим инженером по летным испытаниям был П.М. Фомин, а затем В.В. Смирнов. Самолет приступил к летным испытаниям систем самолета, а также пилотажно-навигационного прицельного комплекса.

5 мая 1973 года совершил первый полет первый серийный самолет, он же стал третьим опытным самолетом, который с аэродрома ташкентского авиационного завода поднял экипаж летчика-испытателя A.M. Тюрюмина. Этот самолет приступил к летным испытаниям по разделу боевого применения (отработка вопросов посадочного и парашютного десантирования личного состава, грузов и техники). Ведущим летчиком-испытателем этого раздела испытаний самолета Ил-76 был Александр Михайлович Тюрюмин. В августе 1974 года он был удостоен звания "Заслуженный летчик-испытатель СССР", а в марте 1976 года Указом Президиума Верховного Совета СССР "за испытания и освоение новой авиационной техники и проявленные при этом мужество и героизм" ему было присвоено звание Героя Советского Союза. Штурманам В. А. Щеткину, С. В. Терскому и В. Н. Яшину, которые работали с ним в одном экипаже при выполнении программ по десантированию, были также присвоены высокие звания "Заслуженный штурман-испытатель СССР".

Бригаду испытателей возглавил ведущий инженер по летным испытаниям В. С. Кругляков, который впоследствии возглавлял летные испытания таких самолетов, как первый широко-фюзеляжный пассажирский самолет Ил-86, штурмовик Ил-102, пассажирские самолеты Ил-96-300 и Ил-96МО. Ведущими инженерами по испытаниям десантно-транспортного и санитарного оборудования самолета Ил-76 были А. Д. Егутко и Н. Д. Таликов.

В ноябре 1973 года выполнил первый полет второй серийный (четвертый опытный) самолет. Этот самолет поднял в воздух экипаж летчика-испытателя С.Г. Близнюка. Испытания проводила бригада под руководством ведущего инженера Г.Д. Дыбунова, а затем П.М. Фомина. На этом самолете отрабатывалось его вооружение. 15 декабря 1974 года завершились Государственные испытания военно-транспортного самолета Ил-76. Этот этап испытаний проводили испытательные бригады Государственного Краснознаменного научно-исследовательского института имени В. П. Чкалова. Всего на четырех опытных самолетах выполнено 964 полета с налетом 1676 часов.

Первые самолеты Ил-76 начали поступать в 339 военно-транспортный ордена Суворова III степени авиационный полк, который базировался в белорусском городе Витебске. Это был именно тот полк, на базе которого проходил испытания по боевому применению первый серийный самолет Ил-76. Командиром полка в это время был полковник А. Е. Черниченко, который вместе с командиром гвардейской Смоленской орденов Суворова и Кутузова дивизии ВТА В. А. Грачевым, оказывал огромную помощь в проведении летных испытаний самолета Ил-76.

Если говорить о помощи, которую оказывали войска в проведении испытаний, то ее переоценить невозможно. Огромную помощь оказывали лично командующий военно-транспортной авиацией генерал-полковник Г. Н. Пакилев и командующие воздушно-десантными войсками генерал армии В. Ф. Маргелов и его приемник генерал армии Д. С. Сухорукое. Видя эту помощь, их подчиненные также оказывали всестороннюю помощь и поддержку.

21 апреля 1976 года вышло Постановление Правительства СССР о принятии на вооружение военно-транспортной авиации военно-транспортного самолета Ил-76 с четырьмя турбовентиляторными двигателями Д-30КП.

Первые модификации самолета Ил-76 имели взлетную массу 170 т, грузоподъемность 28 т и дальность полета с максимальной нагрузкой 4 200 км. В ходе модернизации взлетная масса возросла до 190 т, грузоподъемность до 43 т, а дальность с этой нагрузкой достигла 4 000 км.

В грузовой кабине могут разместиться 145 или 225 (модификации -М, -МД в двухпалубном варианте) солдат или 126 десантников (в первоначальном варианте их было 115). В грузовой кабине могут разместиться три боевые машины десанта БМД-1, которые могут быть перевезены в варианте посадочного десантирования, так и в варианте парашютного десантирования в платформенном или бесплатформенном виде. Самолет может десантировать четыре груза массой по 10 т или два моногруза массой по 21 т.

Существенно, по сравнению с турбовинтовыми самолетами, расширился диапазон скоростей полета - с 260 до 825 км/ч. Это позволило сократить сроки выполнения задач, поднять возможности преодоления ПВО противника, а также улучшить условия десантирования личного состава и боевой техники.

Наряду с основными летно-техническими характеристиками новой авиационной техники существенно возросли качество и возможности радиосвязного, навигационного, пилотажного, десантно-транспортного оборудования и вооружения самолета. ПНПК-76 позволил осуществить автоматический полет по маршруту, выход в точку десантирования, прицеливание, десантирование и заход на посадку в автоматическом или деректорном режиме. Оборудование самолета позволило полностью автоматизировать полет в боевых порядках.

Военно-транспортный самолет Ил-76, созданный в основном на базе проверенных в эксплуатации достижений отечественной и зарубежной авиационной техники, обладает многими необычными чертами, которые потребовали при его проектировании решения ряда проблем. Большой интерес в этом отношении представляют: компоновка хвостовой части фюзеляжа, высокоэффективная механизация крыла, специальное многоколесное шасси, топливная система, система управления самолетом, а также комплекс бортового транспортного оборудования.

При проектировании самолета Ил-76 одной из сложных проблем было определение оптимальных размеров фюзеляжа, его конфигурации, а также расположения и размеров грузового люка, которые с наибольшей эффективностью отвечали бы условиям эксплуатации самолета.

Выбор размеров грузовой кабины транспортного самолета представляет собой сложную задачу из-за большого разнообразия перевозимых грузов и техники. Для перевозки на самолете Ил-76 крупногабаритных грузов и техники, вписывающихся в стандартный железнодорожный габарит 02-Т, обеспечения проходов достаточной ширины вдоль бортов для выполнения швартовки грузов и техники, поперечное сечение грузовой кабины было выбрано шириной 3,45 м и высотой 3,4 м со срезанными верхними углами, а поперечное сечение фюзеляжа круглое диаметром 4,8 м.

Длина грузовой кабины 20 м (без учета рампы) была определена из условия размещения в ней шести стандартных авиационных контейнеров 2,44x2,44x2,91 м (или трех контейнеров 2,44х 2,44x6,06 м) и различных типов техники с учетом установки в передней части грузовой кабины двух загрузочных лебедок, рабочего места бортового техника по авиадесантному оборудованию и наличия поперечного прохода достаточной ширины.

Общая длина грузовой кабины с наклонной грузовой рампой, служащей одновременно трапом для въезда техники, составляет 24,5 м. Пространство под полом грузовой кабины используется под вспомогательные грузовые отсеки для размещения различного снаряжения.

Проектирование хвостовой части фюзеляжа с большим грузовым наклонным люком стало одной из основных проблем при разработке самолета. Создание заднего наклонного грузового люка, обеспечивающего возможность сброса тяжелых крупногабаритных грузов на платформах методом парашютного срыва, потребовало обеспечить высоту грузового люка в свету (по полету), близкую к высоте грузовой кабины.

В результате анализа компоновок фюзеляжей различных военно-транспортных самолетов для Ил-76 была выбрана такая конфигурация хвостовой части фюзеляжа, которая обеспечивала свободную и быструю загрузку самолета со стороны хвоста, а также свободный выход грузов при их парашютном десантировании.

Проведенные в ЦАГИ исследования по сбросу с помощью парашютов высокогабаритных грузов на платформах показали возможность уменьшения высоты проема грузового люка в зоне концов створок с 3,4 до 3,0 м, благодаря чему была увеличена строительная высота силовых элементов хвостовой части фюзеляжа, на которых крепится киль.

Для обеспечения необходимой прочности хвостовой части фюзеляжа пришлось сделать специальную жесткость (верхний замкнутый контур), опирающуюся на боковые бимсы - усиленные продольные элементы коробчатого сечения, ограничивающие вырез люка в хвостовой части фюзеляжа.

Грузовой люк закрывается рампой и тремя створками: средней, открывающейся вверх и двумя боковыми лепесткового типа, открывающимися наружу. Благодаря разделению створок грузолюка на небольшие по ширине (среднюю и две боковые), при открытии в полете боковые створки не оказывают заметного влияния на внешнюю аэродинамику фюзеляжа. Кроме того, обеспечивается перемещение задней пары электротельферов за порог рампы. Грузовая рампа является одной из створок грузового люка и служит для его закрытия, для заезда в грузовую кабину техники (при опущенном до земли положении рампы), а также сброса грузов в полете при горизонтальном ее положении.

Грузовая кабина заканчивается вертикальной гермостворкой у конца рампы, что позволило облегчить герметизацию большого грузового люка. Гермостворка в открытом положении занимает горизонтальное положение, освобождая проход для грузов.

Конфигурация носовой части фюзеляжа определилась необходимостью размещения в ней нижней (обзорной) антенны и обеспечения штурману хорошего обзора вниз. Кабина экипажа была разделена на верхнюю, в которой размещаются два пилота, бортинженер и бортрадист, и нижнюю, в которой размещается штурман с комплексом пилотажно-навигационного оборудования. Позади кабины пилотов находится технический отсек с оборудованием, дополнительным откидным сиденьем бортоператора по десантно-транспортному оборудованию и местами для отдыха экипажа.

Кабина экипажа и грузовая кабина самолета Ил-76 герметизированы, имеют наддув до перепада 0,049 МПа (0,05 кгс/см). Благодаря этому до высоты полета 6 700 м в кабинах поддерживается нормальное атмосферное давление, а на высоте 11 000 м давление в кабинах соответствует высоте полета 2 400 м.

Конструктивно фюзеляж самолета представляет собой цельнометаллический полумонокок с усиленным продольным и поперечным набором по границам больших вырезов и в местах крепления к фюзеляжу других агрегатов. По бортам фюзеляжа расположены обтекатели, в которые убираются основные опоры самолета.

На самолете Ил-76 применены четыре основные опоры, колеса которых размером 1 300x480 мм оборудованы высокоэффективными тормозами большой энергоемкости и расположены по четыре на общей оси каждой опоры. Такое расположение колес позволило значительно улучшить проходимость самолета по грунту. Уборка основных опор с разворотом колес вокруг стойки на 90° выполняется под пол грузовой кабины в обтекатели специальной формы со створками, открывающимися только в момент при их выпуске или уборке шасси. Это исключает попадание в отсеки воды, снега и грязи при движении самолета по аэродрому, что особенно важно при эксплуатации самолета на грунтовом аэродроме. Минимальные размеры обтекателей шасси и их расположение позволили исключить возникновение вредной интерференции воздушного потока от обтекателей. На передней опоре установлены четыре колеса размером 1x100x300 мм. Колеса передней опоры могут поворачиваться на угол 50° для обеспечения разворота самолета на полосе шириной 40 м. Специальное многоколесное шасси позволяет самолету Ил-76 использовать значительно большее число грунтовых аэродромов, чем самолету АН-12.

Установка на Ил-76 четырех двигателей Д-30КП обеспечивает самолету высокую тяговооруженность. Двигатели снабжены устройствами реверсирования тяги створчатого (ковшового) типа, что дает возможность использовать тягу двигателей в качестве дополнительного средства торможения самолета при пробеге.

Расположение двигателей на пилонах под крылом позволило унифицировать силовую установку самолета Ил-76 и сделать двигатели с гондолами взаимозаменяемыми.

Топливная система самолета Ил-76 отличается высокой надежностью работы, простотой в эксплуатации и обеспечивает бесперебойное питание двигателей топливом на всех возможных режимах полета. Топливо размещается в кессонных баках крыла, разбитых по числу двигателей на четыре группы. В каждой группе баков имеется расходный отсек, из которого топливо подается к двигателю.

Работа топливной системы, в том числе управление насосами перекачки топлива в расходные отсеки, осуществляется автоматически, без дополнительных переключений баков в процессе выработки топлива.

Одной из основных особенностей системы управления самолетом Ил-76 является возможность перехода с бустерного управления на ручное, что потребовало при проектировании решения сложных технических задач для самолета таких больших размеров, обладающего к тому же достаточно высокой скоростью полета. Такое решение позволило иметь минимальное резервирование бустерного управления, что обеспечило управление самолетом при посадке в случае отказа всех двигателей и, таким образом, значительно повысило безопасность полета. Другой особенностью системы управления является применение автономных рулевых машин, объединяющихся в одном агрегате бустер и гидравлическую насосную станцию (с баком и электроприводом), что дало возможность повысить надежность системы управления (благодаря отказу от широкоразветвленной централизованной гидросистемы для питания бустеров), а также значительно упростить обслуживание и ремонтоспособность системы в аэродромных условиях.

Механические проводки системы управления (кроме руля направления) дублированы и выполнены в виде жестких тяг, проложенных по обоим бортам фюзеляжа с обеспечением их разъединения в случае заклинивания одной из них.

Эффективность военно-транспортного самолета во многом определяется совершенством и универсальностью комплекса бортового десантно-транспортного оборудования. В связи с этим в ОКБ были проведены принципиально новые конструкторские проработки по комплексу бортового десантно-транспортного оборудования, в которых основное внимание было уделено обеспечению легкости его эксплуатации экипажем, особенно при автономной эксплуатации самолета в отрыве от своей базы.

Разработанный для Ил-76 комплекс бортового десантно-транспортного оборудования не только значительно расширил номенклатуру перевозимых грузов, в том числе длинномерной и крупногабаритной техники и стандартных сухопутно-морских контейнеров международного образца, но и обеспечил их быструю погрузку-разгрузку без применения специального наземного оборудования. Все это качественно повысило эффективность транспортных перевозок на Ил-76, особенно при эксплуатации самолета на необорудованных аэродромах в отдаленных районах страны. Комплекс бортового десантно-транспортного оборудования, установленный на самолете, был испытан в реальных условиях и получил положительную оценку.

Проработка вариантов погрузки грузов и техники с помощью грузовых лебедок и электротельферов показала, что для самолета Ил-76 наиболее целесообразной является комплектация двумя тяговыми грузовыми лебедками, расположенными у передней стенки грузовой кабины, и четырьмя грузоподъемными электротельферами, по два с каждого борта, что обеспечило самолету высокую оснащенность погрузочными средствами, маневренность при их использовании и автономность при работе на необорудованных аэродромах.

Перевозка на Ил-76Т сухопутно-морских контейнеров международного образца, которые не предназначены для транспортировки самолетами, обеспечивается благодаря наличию на самолете четырех электротельферов, возможности выдвижения задних электротельферов за порог рампы более чем на 5,6 м и большой высоте грузовой кабины, достаточной для подъема контейнеров электротельферами с полуприцепа-контейнеровоза и перемещения их внутрь грузовой кабины.

Применение четырех переставляемых по ширине рампы подтрапников дает возможность обеспечить широкий диапазон образования грузовых дорожек для въезда техники с различной колеей, а система их механизированной уборки - выпуска резко сокращает время погрузочно-разгрузочных работ и исключает ручной труд на их установку и снятие.

Особенностью способа погрузки высокогабаритной самоходной техники с подъемом ее грузовой рампой является то, что техника въезжает по наклонным подтрапникам и рампе до момента, когда ее колесный (гусеничный) ход будет находиться целиком на рампе, а между потолком кабины и техникой имеется безопасный зазор. В этом положении техника пришвартовывается к рампе, которая поднимается до выравнивания ее с линией грузового пола кабины. После этого техника расшвартовывается и продвигается в грузовую кабину. Этот способ успешно применяется на самолете Ил-76, благодаря чему обеспечивается загрузка техники высотой до 3,35 м.

При погрузке длинномерной и высокогабаритной техники рампа приподнимается и устанавливается в положение с углом наклона к земле около 6°, на нее навешиваются подтрапники, соединенные последовательно, с установкой между ними дополнительных опор. Угол въезда по подтрапникам и рампе при этом также близок к 6°. Благодаря малому углу въезда длинномерная техника своей носовой частью не упирается в потолок грузовой кабины и проезжает в нее с безопасным зазором. Такой способ погрузки длинномерной техники позволил загружать и перевозить на Ил-76 большую номенклатуру длинномерной техники и выполнять операции по погрузке-выгрузке длинномерной и высокогабаритной техники на необорудованных аэродромах без применения эстакад, трайлеров и других наземных средств погрузки, которых практически нет ни в Вооруженных силах, ни на практически большинстве гражданских аэропортов.

Для десантирования личного состава также впервые было создано специальное оборудование. Главной целью при создании такого оборудования было сокращение времени при переводе его из походного в рабочее положение. Оборудование состоит из бортовых и секций центральных сидений, тросов для принудительного раскрытия парашютов, разделителей и прерывателей потоков парашютистов и бортовых защитных полотнищ, защищающих десантников от воздушного потока на рампе. Троса ПРП установлены на борту самолета таким образом, что раскрытие стабилизирующих парашютов десантников происходит в проеме грузового люка, но вне рампы, что позволяет исключить возможные зацепы или порывы стабилизирующих устройств. Боковые двери при десантировании парашютистов защищают их от набегающего потока и позволяют безопасно покинуть самолет. Благодаря уникальной аэродинамике самолета скорость десантирования личного состава находится в пределах 260-400 км/ч, что создает более комфортные условия десантирования за счет снижения динамических нагрузок на десантников.

В посадочном варианте личный состав может перевозиться как в однопалубном варианте на бортовых и секциях центральных сидений, так и в двухпалубном варианте с добавлением второй палубы. На второй палубе личный состав размещается на сидениях, размещенных в два ряда вдоль бортов.

Оборудование самолета в санитарном варианте представляет собой секции санитарных стоек, в каждой из которых закрепляется три яруса санитарных носилок. Основным принципом этого оборудования также является обеспечение минимального времени монтажа этого оборудования силами экипажа самолета.

Особое место занимает самолет Ил-76 в обеспечении воздушных перевозок в Афганистан. В период с декабря 1979 г. по 1984 г. в перевозках использовались все типы военно-транспортных самолетов, находящихся на вооружении ВТА, а с 1985 года применялись только самолеты Ил-76 и АН-12, причем основной объем перевозок производился на самолетах Ил-76 (89% личного состава и 74% грузов), оказавшихся наиболее эффективными и защищенными от огня ПВО. Всего ВТА выполнила в Афганистан 26 900 самолето-рейсов, из них на долю самолетов Ил-76 приходится 14 700 самолето-рейсов. К середине 1980-х годов Ил-76 стал основным самолетом ВТА как по численности (около 50% самолетного парка), так и по боевым возможностям группировки (более 60%). К 1991 году (год развала СССР и мощной армии) эти показатели достигли соответственно 69% и 70%.

"Летные и тактико-технические данные самолета Ил-76 позволили решать практически весь комплекс разнообразных и сложных задач по десантированию воздушных десантов, воздушным перевозкам войск, боевой техники и грузов, больных, выполнению специальных задач... Самолет Ил-76 с точки зрения руководства и всего личного состава Военно-транспортной авиации навсегда останется в истории ОКБ и завода золотой страницей". (Из выступления заместителя командующего военно-транспортной авиацией В.Ф. Денисова на юбилейной лет-но-технической конференции, посвященной 20-летию эксплуатации самолетов Ил-76 в гражданской авиации.)

В 1999 году В.Ф. Денисов назначен командующим 61-й воздушной армией Резерва Главнокомандующего (ВТА).

Характеристики самолета Ил-76 позволили провести работы по установлению авиационных мировых рекордов. В июле 1975 года на первом серийном самолете Ил-76 экипаж Заслуженного летчика-испытателя СССР Героя Советского Союза Я.И.Берникова в полете с грузом массой 70 121 кг достиг высоты 11 875 м. В этот же день экипаж Заслуженного летчика-испытателя А. М. Тюрюмина в полетах по замкнутому маршруту показал рекордную среднюю скорость полета 857,657 км/ч с грузом 70 т на дальность 1 000 км и с грузом 70 т на дальности 2 000 км достигнута рекордная средняя скорость 856,697 км/ч. Несколько дней спустя экипаж А. М. Тюрюмина в полете с грузом 40 т по замкнутому маршруту протяженностью 5 000 км достиг рекордной средней скорости полета 815,968 км/ч. Всего в эти дни на самолете Ил-76 было установлено 25 мировых рекордов. Еще три мировых рекорда были установлены с помощью самолета Ил-76. 4 апреля 1975 года советскими парашютистами установлен новый мировой рекорд - они покинули борт самолета Ил-76 на высоте 15 386 м и пролетели в свободном падении 14 780 м. Командиром экипажа самолета Ил-76 был генерал-майор С.Г. Дедух.

26 октября 1977 года советские парашютистки установили два мировых рекорда - одиночный прыжок с высоты 15 760 метров и свободное падение до высоты 960 м и групповой прыжок с высоты 14 846 метров - свободное падение до высоты 631 м. 27 октября того же года был установлен еще один женский мировой рекорд - парашютистка покинула борт самолета Ил-76 на высоте 14 974 м и пролетела в свободном падении до высоты 574 м. Командиром экипажа в этих полетах был А. М. Тюрюмин.

Самолет Ил-76 открыл новые возможности для доставки в трудно доступные места, в том числе и на дрейфующие научные станции в Северном Ледовитом океане различных грузов, в том числе и техники в том числе используя различные способы их парашютного десантирования. Так, начиная с 1982 года неоднократно проводились высокоширотные воздушные экспедиции по доставке грузов на дрейфующие станции. Практически во всех принимали участие экипажи Авиационного комплекса имени С.В. Ильюшина во главе с Заслуженным летчиком-испытателем Героем Советского Союза С.Г. Близнюком и Заслуженным летчиком-испытателем Героем Российской Федерации И. Р. Закировым. Причем в ходе этих экспедиций специалистами ОКБ и летного комплекса разработан новый способ десантирования грузов на парашютно-грузовых системах с использованием гравитации (сброс грузов в режиме набора высоты), который сегодня довольно часто применяется при решении задач по доставке грузов в экстремальных ситуациях.