Родился 3 марта 1920 года в городе Шебекино (ныне Шебекинский район Белгородской области). Окончил 9 классов средней школу. С февраля 1940 года в рядах Красной Армии, призван Шебекинским РВК. В декабре 1940 года окончил Чугуевскую военную авиационную школу и был оставлен в ней лётчиком-инструктором.

С 31 декабря 1941 года сержант А. Н. Томильченко в действующей армии: в должности пилота 728-го ИАП. Боевую работу начал на Северо-Западном фронте (в составе 8-й САД и 7-й САД, с 10 февраля 1942 года - ВВС 3-й Ударной армии), летая на И-16. 28 августа 1942 года назначен командиром звена. С 15 мая 1942 года воевал на Калининском фронте (в составе 212-й САД / 256-й ИАД, 3-й Воздушной армии).

В октябре 1942 года переведён с понижением в должности (рядовым пилотом) в 157-й ИАП (той же 256-й ИАД), с ноября 1942 года - уже старший лётчик, летал на ЛаГГ-3. К тому времени полк проходил переформирование и переучивался на новую технику.

26 января 1943 года старший лётчик 157-го истребительного авиационного полка (256-я истребительная авиационная дивизия, 3-я Воздушная армия, Калининский фронт) младший лейтенант А. Н. Томильченко погиб в авиационной катастрофе во время учебного воздушного боя в районе аэродрома Коробово. На высоте 3000 метров самолёт ведущего капитана П. С. Овчарова, заходя на боевой разворот был сзади снизу под углом 50 - 60 градусов ударен самолётом Томильченко (предположительно винтом). После столкновения самолёт Овчарова, имея повреждения левой части стабилизатора и руля глубины, совершил вынужденную посадку на своём аэродроме. Самолёт Томильченко вошёл в штопор, попыток покинуть самолёт с парашютом лётчик не предпринимал (возможно, потерял сознание или был ранен при столкновении). Всего совершил более 100 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 9 и в составе группы 10 самолётов противника. Похоронен деревне Пустошка (40 км северо-восточнее города Торжок, Тверской области).

Награждён орденом Красного Знамени (22.06.1942).

*     *     *



Список известных воздушных побед А. Н. Томильченко:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
21.02.1942	1  Ю-88  (в группе)	Холм	И-16
22.02.1942	1  До-215  (в группе)
25.02.1942	1  Хш-126  (в группе)	западнее Холм
03.03.1942	1  До-215  (в группе)	восточнее Ополец
07.03.1942	1  Ю-88  (в группе)	Холм
06.04.1942	2  Ю-52  (в группе)	северо-западнее Холм
04.05.1942	1  Ю-88  (в паре)	юго-западнее Холм
10.05.1942	1  Хш-126  (в группе)	западнее озеро Полисто
06.07.1942	1  Ме-109	северо-восточнее Белый
19.08.1942	1  Ме-109  (в паре)	восточнее Ржев
20.08.1942	1  Ме-109	Зереничино - Буруково
	1  Хе-111	севернее Архарово
	1  Хе-111	Антоново
	1  Ю-87	восточнее аэродром Ржев
28.08.1942	1  Ме-109	Зеленкино
	1  Ме-109	западнее Ржев
31.08.1942	1  Ме-109	Зубцов
14.09.1942	1  Хе-111	Панино
Всего сбитых самолётов - 9 + 10;  боевых вылетов - более 100.