Герой Советского Союза (26.04.1971), Заслуженный лётчик-испытатель СССР (1960),
заслуженный мастер спорта СССР (1960), полковник.Родился 19 мая 1911 в селе Малая Виска, ныне город Кировоградской области в семье рабочего. Украинец. Член КПСС с 1940. Окончил 10 классов. Работал на сахарном заводе и на железной дороге.
В Советской Армии с 1928. В 1929 окончил Ленинградскую военно-теоретическую школу летчиков, в 1930 - Борисоглебскую военно-авиационную школу летчиков, в 1931 - Севастопольскую военно-авиационную школу морских летчиков, работает в ней инструктором. Освоил «Авро-504-к», Р-5, Р-1, МР-1, МБР-2, «Савойя-16», «Савойя-62», МБР-4, Р-6, И-5, И-7.
В 1934-35 установил ряд всесоюзных рекордов продолжительности полета на планере, превышающих мировые достижения.
В 1936 году Сухомлина назначают инспектором ВВС РККА.
С 1937 - на летно-испытательной работе в НИИ авиации ВМФ (г.Севастополь). Командир испытательного отряда. Провел испытания МБР-2, ДБ-3ПТ (1938), АНТ-44бис (МТБ-2, 1939), Че-2 (МДР-6), лл. П.Д.Самсонова (МДР-7, 1939), МБР-7, Бе-4 (КОР-2, 1940-41). Проводил испытания на флаттер, бафтинг, критические режимы, сваливание, взлёт с отказом двигателя. Установил на АНТ-44бис 6 мировых рекордов.
В 1941 окончил Военно-воздушную академию РККА им. проф. Н.Е.Жуковского (ныне ВВИА).
Участник Великой Отечественной войны. В 1941 выполнил множество боевых, транспортных и связных вылетов на АНТ-44бис в акватории Черного моря. После Севастополя был направлен на один из авиазаводов на Урале.
Поднял в небо первый серийный МиГ-13 (И-250, 9.10.1947), первую советскую реактивную летающую лодку Р-1 (30.05.1952). Участвовал в госиспытаниях Бе-6 (1946), Бе-8 (1948), Бе-6М (1951).
С 1954 на летно-испытательной работе ОКБ А.Н.Туполева. Поднял в небо и провел испытания 95-2 (Ту-95, в качестве второго пилота, 21.01.1955), Ту-126 (23.01.1962). Провел испытания Ту-95, первого серийного Ту-114 (1958). В 1960-62 установил на Ту-114 24 мировых рекорда.
Летчику-испытателю полковнику Сухомлину за испытание и освоение новой военной техники и проявленные при этом мужество и героизм 26 апреля 1971 присвоено звание Героя Советского Союза.
С 1973 полковник Сухомлин - в отставке.
Награжден 3 орденами Ленина, 4 орденами Красного Знамени, 2 орденами Отечественной войны 1 степени, 2 орденами Красной Звезды, медалями.