空中加油机是给飞行中的飞机及直升机补加燃油的飞机。大多数由大型运输机和战略轰炸机改装而成，少数由歼击机加装加油系统，改装成同型“伙伴”加油机。空中加油系统包括空中加油机的加油装置和受油机的受油装置。

加油装置分为“加油平台”和“加油吊舱”两种。“加油平台”通常装在机身尾部，“加油吊舱”通常悬挂在机翼下面。由飞行员或加油员操作。储油箱分别组装在机身、机翼内。受油机上安装的受油装置，通常由接油器（即受油机伸出的探头）、导管和防溢流自封装置组成。接油器的进油口是进油单向活门。进油单向活门由伺服机构打开，或者由固定在接油器上的定位销及止动器械相互作用打开。接油器插入加油机放出的给油器后，用皮碗、压入的液体密封物或充气密封物密封。此外，其他管路与地面压力加油系统共用。

软管加油系统，主要由输油管卷盘装置、压力供应机构和电控指示装置等组成。在加油机上，装有一条16～30米的可收放的软管，软管末端有呈伞状的锥套，内有加油接头。受油飞机机头上装有一个伸缩式肘形探管受油器。加油时，加油机在受油机前上方飞行，由飞行员或加油员打开输油软管卷盘的锁定机构，伸出锥套，锥套受气流作用而展开，将输油软管拖出。与此同时，受油机飞行员调整飞行速度、航向和高度，待受油管插进锥套内时，油路自动接通，开始加油。软管加油装置结构简单、便于拆装，每套装置每分钟可输油1600升，一架加油机可安装数套，能同时为两架飞机加油。吊舱式软管加油系统还可以由战斗机或攻击机携带，对同类飞机实施“伙伴加油”。但软管加油时，由于受空中气流影响软管会产生飘荡，输油效率较低，一般适用于给机动性高、加油量少的战斗机加油。

硬管加油系统，主要由伸缩管、压力加油机构和电控指示监控装置等组成。伸缩管包括主管和套管，主管外壁装有升降索和稳定舵。伸缩管式加油设备一般装在加油机身尾部下方。加油时，加油机利用升降索放下伸缩管，稳定舵在气流作用下，将伸缩管沿垂直和水平方向稳定在一定的空间范围内，套管从主管内伸出。与此同时，受油机完成与加油机的对接，开始加油。由于输油管是硬的，稳定性好，容易与受油机对接，输油效率比较高，每分钟*多可输油6500升。但它的制造技术比较复杂，同一时间内只能对一架受油机加油，一般只有大型加油机才能装备这类设备（如KC-10和KC-135）。