一架运-20U加油机的原型机出现在西安阎良机场停机坪上，有网友就绘制CG图畅想了该机的可能外形。与运-20A运输机相比，运-20U最大特征在左右机翼下各加装了一个加油吊舱，研判采用类似轰-6U/伊尔-78加油机的软管加油方式，可同时为两架歼-10/歼-16/歼-20战斗机加油，据信它也将为轰-6N巡航导弹载机和空警-500A预警机加油。

空中加油机载机平台，既要有很大的载油量，又要有尽可能好的经济性，自己首先不能是油老虎，另一方面，西方空军对空中加油机的要求更加多样化，也要能执行人员运输任务，所以欧洲空客公司开发的A310MRTT和最新的A330MRTT，都可以执行人员运输任务，要不然，英国首相哪能用A330MRTT当自己的专机呢。不过俄罗斯的伊尔-78M通过在货舱中设置3个软式油箱，也实现了106吨的最大载油量，这很值得运-20借鉴，运-20在平台上也要比伊尔-78更好，特别是中国一举攻克了大型运输机核心技术后，成为发展大型空中加油机的捷径。