A forma penão pode corresponder, pelo menos, a dois substantivos diferentes, segundo o Dicionário da Língua Portuguesa, da Porto Editora (disponível na Infopédia):

1. «bandeira» (antigo; do francês pennon, segundo o Dicionário Houaiss);
2 . «pluma grande» (antigo).

O Vocabulário Ortográfico do Português, do ILTEC, regista o plural penões. Em qualquer um dos substantivos, o plural penões tem justificação pelo facto de ambos remontarem etimologicamente a formas terminadas em -om.

Assinale-se que o Grande Dicionário da Língua Portuguesa, de José Pedro Machado, também regista penão, «vela latina», descrevendo-o termo da Índia (ver também o Dicionário Priberam da Língua Portuguesa). Neste caso, cuja etimologia não foi possível apurar, é de supor que também se deva usar o plural penões, talvez por analogia com as formas já descritas – não foi possível encontrar fontes que confirmassem esta sugestão.