本文基于翼帆的空气动力学原理设计出一种优化翼型风帆,其升阻比比圆弧型风帆有较大提高；本文还对翼帆助航节能效果综合分析方法进行了研究,分析了由于安装翼帆使船舶产生的助航推力及其节能效果计算方法,还研究了由于安装助航风帆而产生的船舶初始横倾角及偏航角对船舶阻力造成的不利影响的计算修正方法；并以投资回收期指标分析了船舶安装翼帆的经济可行性；本文还对对安装翼型硬帆船舶航线优化的方法进行了研究,以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑了航海地理、海洋风况等因素,提出了一种装帆船舶航线优化方法。以在青岛-吉达航线上安装本文翼帆的某8万吨级散货船为例作了计算验证,结果表明：本文提出的优化翼帆可节省主机功率8.39%,经横倾角和偏航角修正后实际可节省主机功率7.11%；船舶安装助航翼帆具有较好的经济性回报；以新加坡-台湾航线为例,按照本问航线优化方法提出了一条节能功率最大的优化航线。结果表明在本文提出的优化航线上单位面积风帆节能功率463.95w,比现有航线安装风帆船舶多节省功率76.7%。