В Красной Армии с 1940г.

Окончил военную авиационную школу.

Служил в составе 12 бомбардировочного авиаполка. Командир полка майор Козырев Петр Харитонович.

С 15 июля 1942г. личный состав полка находился в Омске, на авиазаводе №166 изучал материальную часть самолета Ту-2.

С 07 октября 1942г. по 18 января 1943г. летный состав проходил практическую программу по переучиванию на самолет Ту-2.

С 21 января по 06 февраля полк совершил перелет по маршруту Омск- Свердловск- Казань- Ярославль.

До 26 апреля экипажи отрабатывали бомбометание, воздушную стрельбу и маршрутные полеты. 

С 26 апреля по 07 мая- перелет Ярославль- Красный Кут- Невинномысск.

До 23 мая- боевая подготовка.

23 мая- перелет на аэродром Кореневская (Краснодарский край).

С 01 июня по 09 июля личный состав полка занимался командирской учебой, производил учебные вылеты на отработку техники пилотирования и бомбометания.

С 09 по 13 июля полк совершил перелет по маршруту Кореновская- Энгельс- Сушковка.

К 23 июля материальная часть 21 самолета была подготовлена к выполнению дальнейших боевых задач. 

Полк перебазировался на аэродром Ржев.

13 августа полковая колонна из 13 самолетов, ведомая командиром полка майором Козыревым, вылетела на бомбардировку командного пункта и войск противника в пос.Духовщина.  Колонна состояла из 3 групп. В составе 1 группы майора Козырева был экипаж 1 авиаэскадрильи: летчик младший лейтенант Ильченко Иван Демьянович, штурман младший лейтенант Рыжакин Виктор Константинович, стрелок-радист старший сержант Федосеев Василий Афанасьевич, воздушный стрелок сержант Колюков Василий Иванович. Группа бомбардировала центральную часть поселка в 10-30 с высоты 1500м. Была обстреляна зенитной артиллерией. В период с 10-30 до 10-32 наши самолеты были атакованы истребителями ФВ-190 (Фокке-Вульф), до 10 истребителей. В воздушном бою были сбиты два истребителя и два Ту-2, еще один был подбит.

23 августа экипаж Ильченко, Рыжакин, Федосеев, Колюков- в составе группы из 7 самолетов (ведущий- командир 2 авиаэскадрильи капитан Шумейко Авксентий Андреевич (02 августа 1944г. присвоено звание Герой Советского Союза, посмертно)  бомбардировал артиллерию противника в районе Лупшево. В районе цели обстрелян зенитной артиллерий.

8 часов спустя, экипаж в составе группы из 5 самолетов (ведущий- командир 1 авиаэскадрильи капитан Герасимов Николай Константинович) совершил налет на скопление войск противника в районе Афанасьево. От огня зенитной артиллерии 3 самолета получили осколочные пробоины.

04 сентября экипаж в составе четверки Ту-2 бомбардировал артиллерию противника в лесу в 4,5км. восточнее пос.Духовщина. Из Духовщины и Афанасьево группа была обстреляна зенитной артиллерией. Самолет экипажа получил 4 осколочные пробоины.

13 сентября экипаж в составе девятки Ту-2 (ведущий- майор Козырев) бомбардировал войска противника в Рыбшево.

15 сентября в период с 07-50 по 08-00 10 самолетов полка 2 группами произвели вылет на боевое задание. Ведущий первой группы- капитан Герасимов, второй- лейтенант Боговой Василий Алексеевич. Обе группы прикрывали по 5 истребителей Ла-5. С 09-00 до 09-17 группы с высот 2200м. и 1900м. с одного захода нанесли удар по опорному пункту противника  в районе Старое Селище-  Жигулино. На выходе от цели вторая группа была атакована 7 истребителями ФВ-190 (Фокке-Вульф) и 5- Ме-109 (Мессершмитт). Первая пятерка (экипаж Ильченко, Рыжакин, Федосеев, Колюков входил в ее состав) не атаковалась. Вторая пятерка с задания не вернулась. Самолет экипажа Ильченко был поврежден зенитным огнем и посадку совершил на аэродром Дубовицы на фюзеляж.

Этим вылетом полк завершил боевую работу на Калининском фронте. 

Был выведен в резерв на подмосковный аэродром Кубинка.

Командиром полка назначен майор Васякин Марк Павлович.

К июню 1944г. полк перебазировался на ленинградский аэродром Углово. Участвовал в прорыве линии Маннергейма и в освобождении Выборга.

На 3 Белорусском- бомбардировал станцию Минск, не дав возможности противнику эвакуировать 50 эшелонов с техникой. 

К июлю 1944г. старший летчик лейтенант Ильченко совершил 18 боевых вылетов.

Приказом от 03 августа 1944г. был награжден орденом Отечественной войны II степени.

На 1 Прибалтийском фронте полк наносил удары по войскам противника; по железнодорожным станциям Малта, Митава, Мейтене, Оига, Полин; по переправам в районах Дриса и Друя; по аэродрому Эйзере. 

27 июля 1944г. над Митавой истребителями противника был сбит самолет командира полка подполковника Васякина. Командование полком принял майор Герасимов Николай Константинович.

В 1945г. полком командовал гвардии майор Кожевников Ванифатий Алексеевич.

Весной 1945г. экипажи полка наносили удары по объектам противника в Кенигсберге, в портах Пиллау и Розенберг, по укреплениям в районе Хайлигенбайль и Данцига.

С 16 апреля участвовали в Берлинской операции. Бомбардировали Берлин. 

За годы войны лейтенант Ильченко совершил 43 боевых вылета. 

Приказом от 10 июля 1945г. был награжден орденом Красного Знамени.

В июне полк в составе дивизии перебазировался на один из подмосковных аэродромов. Участвовал в подготовке к воздушной части Парада Победы. Из-за плохой погоды воздушная часть была отменена.

В июле дивизия перелетела в Монголию

Участвовала в Советско-японской войне. Бомбардировала станции Ванемяо и Солунь, выполнял разведывательные полеты.

Лейтенант Ильченко был награжден медалями «За оборону Кавказа», «За взятие Кенигсберга», «За взятие Берлина», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

Уволен в запас 17 августа 1946г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.