С 26 октября 1929г. курсант 2 школы младших командиров 2 авиационной бригады Белорусского военного округа. В июле 1930г. назначен младшим командиром.

В 1930г. принят в ряды ВКП(б), партбилет №2162928.

С декабря 1930г. курсант 8 военной школы летчиков (г.Одесса).

В декабре 1931г. назначен пилотом в 22 авиаэскадрилью 23 авиабригады Белорусского военного округа. С мая 1933г.- младший летчик, с июля- старший летчик.

В ноябре 1933г. назначен командиром корабля 51 крейсерской авиаэскадрильи Особой Краснознаменной Дальневосточной армии (ОКДВА). В ноябре 1935г. назначен командиром отряда.

В январе 1938г. назначен командиром отряда 64 авиаэскадрилью 20 авиабригады ОКДВА.

В мае 1938г.- командиром авиаэскадрильи 14 дальнебомбардировочного авиаполка Приморской группы Дальневосточного фронта.

С ноября 1938г. слушатель Липецких Высших авиационных курсов усовершенствования (ЛВАКУ).

В октябре 1939г. назначен командиром авиаэскадрильи 7 дальнебомбардировочного авиаполка 51 авиабригады.

Полк базировался в Воронеже. На вооружении имел самолеты ДБ-3.

С 26 февраля по 13 марта 1940г. участвовал в Советско-финляндской войне.

К 22 июня 1941г. полк имел на вооружении 26 самолетов ДБ-3. Получил приказ- перебазироваться на оперативный аэродром Муры (Новгородская обл.).

24 июня полк получил задачу- бомбардировать склады боеприпасов и аэродром Девау в г.Кенигсберг.

25 июня- бомбардировать колонны противника на дороге Кельме- Шауляй.

26 июня- танковые колонны западнее Орши.

27 июня- колонну танков на шоссе Уцяны- Зарасай.

29 июня- танки в районах Двинск, Уцяны.

30 июня- переправы на Западной Двине в районе Двинска. Второй удар по танкам в районе Двинска.

01 июля- колонну танков в районе Плявиняс.

В ночь на 02 июля- железнодорожный мост через Западную Двину в районе Крустпилс и Фридрихштадт.

02 июля- колонны противника в районе Екабпилс.

03 июля- 3 самолетами аэродром Сувалки.

Капитан Черноволенко совершил 9 боевых вылетов, 5 из которых- ночные. При налете на аэродром Митава его самолет был атакован 6 истребителями Ме-109 (Мессершмитт). Самолет был подбит. Летчик сумел перетянуть за линию фронта и совершить вынужденную посадку, во время которой Антон Афанасьевич получил ранение.

Находился на излечении в Московского Коммунистическом госпитале №1.

08 октября 1941г. был назначен начальником штаба 46 бомбардировочного авиаполка.

Полк базировался на аэродроме Степыхино (район Домодедово), имел на вооружении самолеты Пе-2. Участвовал в обороне Москвы, затем, вел боевую работу западнее Юхнова.

В феврале 1942г. майор Черноволенко был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 11 апреля 1942г. награжден орденом Красной Звезды.

В марте 1942г. полк был выведен в тыл.

В октябре вошел в состав 263 бомбардировочной авиадивизии. Действовал на Калининском фронте.

С 24 ноября участвовал в Великолукской операции.

29 января 1943г. переброшен на Волховский фронт, принимал участие в Демянской операции.

В конце февраля переброшен на Северо-Западный фронт.

18 марта 1943г. полк был преобразован в 80 гвардейский бомбардировочный авиаполк.

С июня 1943г. Антон Афанасьевич слушатель курсов усовершенствования командиров авиаполков и начальников штабов.

В январе 1944г. назначен начальником штаба 54 бомбардировочного Краснознаменного авиаполка. В марте командиром полка был назначен подполковник Хлебников Александр Семенович.

В начале 1944г. полк наносил удары по войскам противника в районах Калинковичи, Мозырь, Рогачев, Жлобин.

Летом 1944г. полк участвовал в освобождении Белоруссии и Польши.

Гвардии Майор Черноволенко был представлен к ордену Отечественной войны I степени, приказом от 30 июля 1944г. награжден орденом Отечественной войны II степени.

С августа 1944г. полк боевой работы не вел, находился в резерве в районе Кобрина.

В 1945г. полк участвовал в операциях по освобождению Польши, форсированию Вислы и Одера.

В составе полка Антон Афанасьевич находился до 21 марта 1945г.

Летом 1945г. гвардии подполковник Черноволенко начальник штаба 10 гвардейского бомбардировочного авиаполка.

В составе 179 бомбардировочной дивизии Забайкальского фронта полк участвовал в Советско-японской войне.

28 августа гвардии подполковник Черноволенко был представлен к ордену Кутузова III степени, приказом от 28 сентября 1945г. награжден вторым орденом Отечественной войны II степени.

Награжден медалями «За оборону Москвы», «За освобождение Варшавы», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.», «За победу над Японией».

За долголетнюю и безупречную службу в 1944г. был награжден орденом Красной Звезды, в 1950г.- орденом Красного Знамени, в 1954г.- орденом Ленина.

Гвардии полковник Черноволенко был уволен в запас 12 сентября 1955г.